予熱水熱を利用したピエゾ電気NanogeneratorためのZnOナノロッド/グラフェン/ ZnOのナノロッドエピタキシャルダブルヘテロ構造の作製
Summary
自立型エピタキシャルダブルヘテロ構造を得るための一段階の製造方法が提供されます。このアプローチは、高出力の電気的性能を有する圧電nanogeneratorにつながる、エピタキシャル単一ヘテロ構造のより高い数密度でのZnOのカバレッジを達成できます。
Abstract
よく整列したZnOナノ構造は、集中的に注目すべき物理的性質と巨大なアプリケーションのために過去10年間で研究されてきました。ここで、我々は、ZnOナノロッド/グラフェン/ ZnOのナノロッドダブルヘテロ構造自立合成にワンステップ製造技術について説明します。ダブルヘテロ構造の製造は、熱化学気相堆積（CVD）を用いて水熱技術を予熱することによって行われます。また、形態学的特性は、走査電子顕微鏡（SEM）を用いて特徴付けました。ダブルヘテロ構造自立の有用性は、圧電nanogeneratorを製造することにより実証されています。電気出力は、グラフェンの頂部および底部上にZnOナノロッドのアレイ間の圧電性のカップリング効果により、単一ヘテロ構造に比べて200％にまで向上しています。このユニークなダブルヘテロ構造は、電気と光電のアプリケーションのための非常に大きな可能性を持っていますデバイスナノロッドの高い数密度と比表面積は、例えば、圧力センサ、免疫バイオセンサー及び色素増感太陽電池のように、必要とされています。
Introduction
最近では、携帯型のウェアラブル電子機器はミリワットにマイクロワットの範囲内の電源のための途方もない要求につながるナノテクノロジーの発展により快適な生活のために不可欠な要素となりました。ポータブルとウェアラブル機器の電源用のかなりのアプローチは3,4太陽熱エネルギー1,2、および機械的なソース5,6を含めて、再生可能エネルギーによって達成されています。圧電nanogeneratorは集中的に、このような葉7をざわめくなどの環境、音波8と人間が9であることの動きからエネルギーハーベスティングデバイスのための可能な候補の一つとして検討されています。 nanogeneratorの基礎となる主要な原則は、バリアとしての圧電電位と誘電体材料との間のカップリングです。歪み材料で生成された圧電ポテンシャルが外部CIRC流れる過渡電流を誘導圧電と誘電体材料との間の界面の電位をバランスUIT、。 nanogeneratorの性能は、小さな変形10に高応力と応答性の下で堅牢性の下で堅牢性に圧電材料のナノ構造体を使用することによって改善されるだろう。
一次元酸化亜鉛ナノ構造体など 、その高い圧電（26.7 PM / V）11、光透過性12、および化学プロセス13を使用して、容易な合成、、その魅力的な特性にnanogeneratorにおける圧電材料の有望なコンポーネントです。よく整合したZnOナノロッドを成長させるための熱水のアプローチが原因で簡単にスケールアップのための低コスト、環境に優しい合成し、潜在的に大きな注目を受けます。また、予熱水熱技術は、例えば、nanoleaves 14としての新規ナノ構造体の多くの種類、その結果、実験条件で容易に制御可能ですナノフラワー15とナノチューブ16。小説ナノ構造は、材料の高比表面積が要求されるところはどこでも電気や光電デバイスの性能に有益な効果を有効にしてください。
このプロトコルでは、我々は（ すなわち、ダブルヘテロ構造自立）より、新規なナノ構造体の合成のための実験手順を説明します。グラフェンおよびポリエチレンテレフタレート（PET）基板との界面でのZnOナノロッドの成長が自立ダブルヘテロ構造をもたらす、自己昇降たZnOナノロッド/グラフェン単一ヘテロ構造をもたらします。さらに、電子および光電デバイスの場合、このユニークなナノ構造の実現可能なアプリケーションは、圧電nanogeneratorを製造することにより実証されています。自立ダブルヘテロ構造は、高い比表面積だけでなく、特定の領域でのナノロッドの高い数密度だけでなく、を提供します。このユニークなナノ構造体は、強力な驚異的なを持っていますこのような圧力センサ、免疫バイオセンサー及び色素増感太陽電池などの電気および光電デバイスの用途のためにIAL。
Protocol
Representative Results
Discussion
Cu箔の高品質な（> 99.8％、アニール）は、単層グラフェンの成功成長用基板として考慮されるべきであることに注意してください。そうでない場合には、単層グラフェンを均一に劇的にグラフェンの導電率の低下につながる、Cu箔上に成長されていません。高温で1時間アニールをCu箔の結晶性の向上だけでなく、Cu箔からの汚染物質の除去に役立つだろう。
ZnOナノロッ…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) grant funded by the Korea government (MSIP) (No.2014R1A2A1A11051146). This work was also supported by National Research Foundation of Korea Grant funded by the Korean Government (NRF-2014R1A1A2058350).
Materials
| Cu foil | Alfa Aesar | 13382 | |
| poly(methyl methacrylate) (PMMA) | Aldrich | 182230 | |
| zinc nitrate hexahydrate | Sigma-Aldrich | 228732 | |
| hexamethylenetetramine (HMT) | Sigma-Aldrich | 398160 | |
| polyethylenimine (PEI) | Sigma-Aldrich | 408719 | |
| indium tin oxide (ITO) coated PET | Aldrich | 639303 | |
| Silicone Elastomer Kit | Dow Corning | Sylgard 184 a, b | |
| Nickel Etchant Type1 | Transene Company | 41212 |
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