基于纸张的ZnO自供电传感器和纳米发电机的等离子技术
摘要：纳米发电器和自供电纳米传感器显示出为低能耗电子设备和人机界面供电的潜力，但其实际应用需要可靠、环保和可扩展的制造和加工过程。本文介绍了一种等离子体合成方法，用于在纸基底上制造压电纳米发电器和自供电传感器。利用室温下工作的微波电子回旋共振反应器，在普通纸基底上用等离子增强化学气相沉积法沉积多晶ZnO纳米柱状薄膜，达到较高的生长速率和较低的结构和界面应力。通过应用动力学蒙特卡罗模拟，我们阐明了ZnO薄膜特征微结构和孔隙率背后的基本阴影机制，将其与对周期性和随机输入的增强压电响应联系起来。压电装置通过将ZnO薄膜嵌入PMMA并使用Au电极在两种不同配置中组装而成：横向和纵向接触装置。我们将横向连接装置的响应作为力传感器用于低频事件，其对施加力的反应取决于阻抗电路，即负载值范围，这种行为在理论上进行了分析。纵向装置的功率密度可达80 nW/cm2，平均输出功率为20 nW/cm2。我们通过使用风扇和手写激活来分析它们在实际场景中的表现。总的来说，本研究证明了应用等离子体沉积用于压电薄膜制造具有坚固、柔性、可拉伸和增强性能的纳米发电器和自供电压电传感器的优势，且兼容于廉价和可回收的载体。
作者：Xabier Garcia-Casas, Francisco J. Aparicio, Jorge Budagosky, Ali Ghaffarinejad, Noel Orozco-Corrales, Kostya (Ken) Ostrikov, Juan R. Sanchez-Valencia, Angel Barranco and Ana Borras
论文ID：2305.04295
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2023-07-24