基于压电势的BiFeO 3 基极化器件与传感应用
发布时间：2025-06-19 01:40
随着近几年物联网的快速发展,便携式电子器件已经全面布局在各个领域。组成物联网的微型电子器件都需要微型能源供电,一般会用寿命有限且会对环境造成危害的化学电池,但是电池的管理和回收是一个亟待解决的问题。2006年,王中林院士发明的压电纳米发电机（PENG）具有能够将环境中的机械能转化为电能的特点,并且这种能力与时间和地点无关,表现出极强的环境适用性。因此,PENG尤其适合解决物联网中微型电子器件的供电问题,这为自驱动传感器的发展提供了新的解决方案。迄今为止,对PENG的研究已经取得丰硕的成果,但是制备环境友好型和高性能的PENG仍是目前的主要研究方向。2010年,王中林院士提出压电光电子学效应,其原理主要是利用压电势调节界面处的能带结构,从而有效调控界面或结区处的载流子输运行为,以制备具有高性能和高灵敏特点的新型自驱动光电子器件。压电光电子学已经在传感器、微机电系统和人工智能领域产生重要影响。因此,基于压电势所提出的PENG和压电光电子学两大研究领域对未来物联网的发展起着重要的作用。本文通过掺杂制备钛（Ti）钐（Sm）共掺杂铁酸铋(Bi0.84Sm0.16
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 压电材料、压电势及压电纳米发电机
1.2.1 压电材料简介
1.2.2 压电势简介
1.2.3 压电纳米发电机
1.2.4 目前压电纳米发电机研究现状
1.3 铁电光伏效应
1.4 压电光电子学效应
1.4.1 压电光电子学效应简介
1.4.2 目前压电光电子学研究现状
1.5 本论文研究内容与意义
参考文献
第2章 样品的制备、表征和性能测试
2.1 引言
2.2 样品的制备
2.2.1 固相法制备压电陶瓷
2.2.2 溶胶凝胶法制备BLFO薄膜
2.2.3 磁控溅射制备ZnO籽晶层
2.2.4 水热法制备纳米线
2.3 样品表征
2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.3 拉曼光谱测试(Raman)
2.4 性能测试
2.4.1 铁电性能
2.4.2 压电性能
2.4.3 压电纳米发电机的输出性能
2.4.4 光伏性能
2.5 本章小结
参考文献
第3章 基于三维结构设计的BSFTO制备柔性压电纳米发电机
3.1 引言
3.2 压电纳米发电机的制备
3.2.1 BSFTO样品的制备
3.2.2 制备基于BSFTO的三维互联压电填料的PENG
3.3 材料与器件的形貌、结构表征与性能测试
3.3.1 BSFTO颗粒的表征
3.3.2 三维压电互连压电填料与纳米发电机的基本结构
3.3.3 压电纳米发电机的工作原理
3.3.4 压电纳米发电机的电学性能测试
3.4 COMSOL多物理场仿真计算
3.4.1 COMSOL Multiphysics简介
3.4.2 三维互连结构的COMSOL Multiphysics仿真计算
3.5 压电纳米发电机的实际应用
3.6 本章小结
参考文献
第4章 外场极化、应变调控增强BLFO/ZnO异质结光电性能
4.1 引言
4.2 BLFO/ZnO器件的制备
4.2.1 BLFO的薄膜的制备
4.2.2 ZnO纳米线阵列的制备
4.3 BLFO/ZnO异质结的基本表征
4.3.1 BLFO/ZnO异质结微观形貌
4.3.2 BLFO/ZnO异质结的晶体结构
4.3.3 BLFO薄膜的铁电性
4.3.4 BLFO薄膜与ZnO纳米线的紫外-可见光谱分析
4.4 BLFO薄膜与BLFO/ZnO异质结的光伏性能测试
4.4.1 BLFO薄膜光电性能测试
4.4.2 外场极化、应变调控下BLFO/ZnO异质结光电性能测试
4.5 BLFO/ZnO异质结能带理论分析
4.5.1 异质结性能增强的理论分析
4.5.2 ZnO压电势与异质结能带的COMSOl仿真计算
4.6 本章小结
参考文献
第5章 总结与展望
致谢
攻读学位期间研究成果
本文编号：4050654
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 压电材料、压电势及压电纳米发电机
1.2.1 压电材料简介
1.2.2 压电势简介
1.2.3 压电纳米发电机
1.2.4 目前压电纳米发电机研究现状
1.3 铁电光伏效应
1.4 压电光电子学效应
1.4.1 压电光电子学效应简介
1.4.2 目前压电光电子学研究现状
1.5 本论文研究内容与意义
参考文献
第2章 样品的制备、表征和性能测试
2.1 引言
2.2 样品的制备
2.2.1 固相法制备压电陶瓷
2.2.2 溶胶凝胶法制备BLFO薄膜
2.2.3 磁控溅射制备ZnO籽晶层
2.2.4 水热法制备纳米线
2.3 样品表征
2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.3 拉曼光谱测试(Raman)
2.4 性能测试
2.4.1 铁电性能
2.4.2 压电性能
2.4.3 压电纳米发电机的输出性能
2.4.4 光伏性能
2.5 本章小结
参考文献
第3章 基于三维结构设计的BSFTO制备柔性压电纳米发电机
3.1 引言
3.2 压电纳米发电机的制备
3.2.1 BSFTO样品的制备
3.2.2 制备基于BSFTO的三维互联压电填料的PENG
3.3 材料与器件的形貌、结构表征与性能测试
3.3.1 BSFTO颗粒的表征
3.3.2 三维压电互连压电填料与纳米发电机的基本结构
3.3.3 压电纳米发电机的工作原理
3.3.4 压电纳米发电机的电学性能测试
3.4 COMSOL多物理场仿真计算
3.4.1 COMSOL Multiphysics简介
3.4.2 三维互连结构的COMSOL Multiphysics仿真计算
3.5 压电纳米发电机的实际应用
3.6 本章小结
参考文献
第4章 外场极化、应变调控增强BLFO/ZnO异质结光电性能
4.1 引言
4.2 BLFO/ZnO器件的制备
4.2.1 BLFO的薄膜的制备
4.2.2 ZnO纳米线阵列的制备
4.3 BLFO/ZnO异质结的基本表征
4.3.1 BLFO/ZnO异质结微观形貌
4.3.2 BLFO/ZnO异质结的晶体结构
4.3.3 BLFO薄膜的铁电性
4.3.4 BLFO薄膜与ZnO纳米线的紫外-可见光谱分析
4.4 BLFO薄膜与BLFO/ZnO异质结的光伏性能测试
4.4.1 BLFO薄膜光电性能测试
4.4.2 外场极化、应变调控下BLFO/ZnO异质结光电性能测试
4.5 BLFO/ZnO异质结能带理论分析
4.5.1 异质结性能增强的理论分析
4.5.2 ZnO压电势与异质结能带的COMSOl仿真计算
4.6 本章小结
参考文献
第5章 总结与展望
致谢
攻读学位期间研究成果
本文编号：4050654
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/4050654.html
教材专著
