异质结压电式纳米发电机及其制造方法

摘要

异质结压电式纳米发电机及其制造方法，该异质结压电式纳米发电机包括半导体纳米棒阵列、半导体纳米凹槽阵列、导电衬底、封装层和引线，所述半导体纳米棒阵列垂直设于作为发电机下电极的导电衬底上，半导体纳米凹槽阵列与半导体纳米棒阵列形成嵌套结构，半导体纳米凹槽阵列为发电机的上电极，发电机上下电极分别由不同的引线接出；半导体纳米凹槽阵列和半导体纳米棒阵列外周设有封装层。本发明还包括所述异质结压电式纳米发电机制造方法。本发明异质结压电式纳米发电机结构简单、紧凑，使用寿命较长，制造工艺简单，制造成本低。

主权项

一种异质结压电式纳米发电机的制造方法，所述异质结压电式纳米发电机，包括半导体纳米棒阵列、半导体纳米凹槽阵列、导电衬底、封装层和引线，所述半导体纳米棒阵列垂直设于作为发电机下电极的导电衬底上，半导体纳米凹槽阵列与半导体纳米棒阵列形成嵌套结构，半导体纳米凹槽阵列为发电机的上电极，发电机上下电极分别由不同的引线接出；半导体纳米凹槽阵列和半导体纳米棒阵列外周设有封装层；其特征在于，所述异质结压电式纳米发电机的制造方法，包括以下步骤：（一）水热法合成氧化锌半导体纳米棒阵列：在磁力搅拌情况下，将20‑30 ml的0.02‑0.04 M的氢氧化钠乙醇溶液，加入到40‑60 ml的0.005‑0.015 M的醋酸锌乙醇溶液中，再置于55‑65 ℃水浴中磁力搅拌110‑130min，得到澄清的氧化锌纳米晶粒溶胶；将氧化铟锡导电玻璃衬底垂直浸渍到氧化锌纳米晶粒溶胶中，以11‑13 cm/min的速度匀速提拉衬底，然后将衬底置于145‑155 ℃的马弗炉中退火25‑35min，重复浸渍—提拉—退火过程4‑6次，得到由氧化锌纳米晶粒修饰的衬底；将修饰后的衬底置于0.04‑0.06 M硝酸锌与0.04‑0.06 M六次甲基四胺的均匀混合溶液中，用于生长氧化锌纳米棒阵列的衬底表面朝下，94‑96 ℃水浴环境中反应160‑200min后取出，经超声清洗后用氮气枪吹干，置于75‑85 ℃真空干燥箱中退火140‑160min；（二）微电化学催化腐蚀法制备半导体纳米凹槽阵列：经常规清洗工艺清洗后的p型低阻硅片，浸泡在4‑6%(体积）的氢氟酸溶液中，50‑70sec后取出清洗吹干，除去表面的氧化层；将硅片浸泡在4.7‑4.9 M的氢氟酸和2 mM的硝酸银混合溶液中，4‑6 min后取出并置于用蒸馏水按照体积比蒸馏水:硝酸0.8‑1.2:1的比例稀释的硝酸中漂洗，溶解附着在硅片表面的银颗粒；再将硅片置于4‑6%（体积）的氢氟酸溶液中漂洗，除去表面的氧化层后迅速清洗，并用氮气枪吹干；（三）引线与封装：分别将步骤（一）和步骤（二）中制备好的半导体纳米棒阵列和半导体纳米凹槽阵列切割成片；用导电银胶分别在半导体纳米棒阵列片和半导体纳米凹槽阵列片的边缘连接导线，待9‑11小时后导电银胶固化；将半导体纳米凹槽阵列片放置在半导体纳米棒阵列片上方，采用机械夹持的方法使半导体纳米凹槽阵列与半导体纳米棒阵列形成紧密的嵌套结构，该过程中测试半导体纳米棒阵列片和半导体纳米凹槽阵列片之间的接触电阻来确定其接触程度；在接触良好的情况下，在两片外周涂覆胶状环氧树脂进行封装，环氧树脂固化后，即成。