一种大面积氧化锌纳微发电机的制造方法

摘要

一种大面积ZnO纳微发电机的制造方法，在衬底上沉积Au电极；旋涂光刻胶，形成Y方向的光刻胶纳微米线结构；通过离子束刻蚀刻蚀掉没有光刻胶保护的Au电极材料，然后沉积硬掩膜材料氧化铝，刻蚀掉侧壁的氧化铝材料，以暴露光刻胶；用丙酮剥离掉光刻胶及上面的Al₂O₃，利用溶胶凝胶法沉积ZnO薄膜；用离子束刻蚀和丙酮进行光刻胶剥离形成ZnO纳米线；旋涂光刻胶，经曝光和成型后露出两端的ZnO纳米线；利用电子束蒸发沉积Pt电极；用丙酮剥离掉光刻胶，刻蚀去除Al₂O₃，压电纳米发电机结构；暴露压电纳米发电机到振动源，产生压电转换和纳微压电发电。达到低成本、高机械能-电能转化纳米发电机的大面积可控生产和加工。

主权项

溶胶凝胶法制备大面积ZnO薄膜，其特征在于包括如下步骤：1）溶胶溶液的配制：将二水合醋酸锌与乙二醇甲醚混合，再加入乙醇胺， 60℃搅拌2小时，然后在室温下陈化24小时，得到溶胶溶液；其中二水合醋酸锌与乙醇胺的摩尔比为1:1~3；2）衬底的清洗：将衬底用丙酮溶液在超声清洗器中清洗30min，再用乙醇超声30min，再去离子水超声15min，然后再用HF：去离子水=1：10（体积比）配制的稀氢氟酸溶液浸泡衬底10min，去离子水冲洗干净，放入无水乙醇中保存；3）涂膜：设置好旋涂速度和旋涂时间，低速500rpm旋转8s，高速旋转3000rpm旋转30s，将衬底通过真空吸附在衬底台上，然后滴加溶胶溶液旋转，使溶胶溶液均匀涂覆在衬底上形成薄膜；4）预热处理：设置预热处理温度为300℃，预热时间为10min，使薄膜中的溶剂挥发，10min后取出衬底冷却到室温，重复步骤3）和步骤4）进行6次涂膜，后进行退火；5）退火：退火温度设置为650℃，退火时间为1h，退火形成干燥的固态ZnO薄膜。