一種ZnO壓電傳感器的製備方法
2023-07-07 15:24:06 1
專利名稱：一種ZnO壓電傳感器的製備方法
技術領域：
本發明涉及納米操作領域，具體地說是一種ZnO壓電傳感器的製備方法。
背景技術：
氧化鋅(Znic oxide，縮寫ZnO)擁有半導體、光電、壓電、氣敏、透明導電和對人體無害等諸多優良特性，是一種重要的寬禁帶半導體功能材料。ZnO薄膜傳感器是現階段納米科技研究的熱點之一，其具有聞靈敏度、聞選擇性、聞響應速度、小體積、低能耗等優點。一維ZnO納米材料有優越的電子輸運特性和良好的壓電效應特性，將納米線作為敏感元件，在納米線表面受到外力的作用下時會發生機械變形，由於ZNO壓電效應而產生 表面電荷，測量電荷電勢的大小可準確辨別受到外力的大小。納米材料的精確定位、操控和組裝技術是納米器件製作的一個共性難題。採用一般的「由下至上」方法製作一維納米器件，由於納米材料隨機分布在襯底表面，給後續器件加工帶來很大的困難。實現單根和多根納米線的精確定位、操控和組裝，達到規則排列的目的是製作納米器件必須解決的技術難題，也是納米技術規模化、商業化應用的關鍵技術之
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發明內容
為解決上述問題，本發明的目的是提供一種ZnO壓電傳感器的製備方法，利用ZnO納米線作為敏感元件，預先使ZnO納米線產生表面電荷，再利用介電泳技術實現單根和多根ZnO納米線準確裝配到源極和漏極之間；所述使ZnO納米線產生表面電荷的方法為採用靜電感應的方法。所述ZnO經預處理；所述預處理方法為將酒精分析純溶液與ZnO混合，經超聲振蕩和脈衝後，實現ZnO有效分散，再將ZnO由絕緣容器盛放置入靜電感應器中，施以電壓為1000伏以上的感應電壓，使得ZnO納米線產生表面電荷即完成預處理。所述酒精溶液為99. 9%的分析純溶液；所述ZnO與酒精分析純溶液質量比為500 600 1 ；所述預處理方法的具體步驟為將經混合好的ZnO酒精溶液放入超聲波振蕩器中超聲60-90分鐘，加熱到30攝氏度，然後取出靜止I小時後得到均勻半透明溶液，待用；所述超聲波振蕩頻率為2MHz，峰峰值電壓幅度為10V，電泳持續時間為5秒。在利用介電泳裝配ZnO過程中，電場所需的交變電壓信號及頻率通過探針施加，電泳參數如電壓、頻率、持續時間等都可根據實驗情況來調節與監控。在進行介電泳操作時，採用微量移液器取2微升預處理後的ZnO溶液，滴定到微電極間隙後，立即對該電極施加正弦交流信號，其頻率為1MHz，峰峰值電壓為10VP_P。本發明具有如下優點本發明採用介電泳技術，解決了 ZnO基納米器件有效裝配效率低的難題，具有不破壞ZnO本身物理、化學性質的特點，根據ZnO獨特的物理化學特性，可測出各種力的微小變化；採用介電泳方法具有很高的可操作性與可重複性，為ZnO壓電傳感器的製造提供了新的可行技術途徑。
圖I為本發明ZnO在電場中受介電泳力驅動原理圖。
具體實施例方式本發明的原理如圖I所示，利用ZnO納米線作為敏感元件，預先使ZnO納米線產生表面電荷，再利用介電泳技術實現單根和多根ZnO納米線準確裝配到源極和漏極之間；所述使ZnO納米線產生表面電荷的方法為採用靜電感應的方法。所述ZnO經預處理；所述預處理方法為將酒精分析純溶液與ZnO混合，經超聲振蕩和脈衝後，實現ZnO有效分散，再將ZnO由絕緣容器盛放置入靜電感應器中，施以電壓為 1000伏以上的感應電壓，使得ZnO納米線產生表面電荷即完成預處理。實施例I具體過程為I.製備分散混合溶液將ZnO與純度為99. 9%以上的酒精溶液質量精確配比為500 1混合；2.採用超聲波輔助分散將ZnO與酒精混合溶液放入試管中，並放入超聲波振蕩器中超聲60分鐘，超聲波振蕩頻率為2MHz，峰峰值電壓幅度為10V，電泳持續時間為5秒；加熱到30攝氏度，而後取出靜止I小時後得到均勻半透明溶液，待用；3.實驗過程在利用介電泳裝配ZnO過程中，電場所需的交變電壓信號通過探針施加，電泳參數如電壓、頻率、持續時間等都可根據實驗情況來調節與監控。在進行介電泳操作時，採用微量移液器取2微升預處理後的ZnO溶液，滴定到微電極間隙後，立即對該電極施加正弦交流信號，其頻率為1MHz，峰峰值電壓為10VP_P。實施例2具體過程為I.製備分散混合溶液將ZnO與純度為99. 9%以上的酒精溶液質量精確配比為600 1混合；2.採用超聲波輔助分散將ZnO與酒精混合溶液放入試管中，並放入超聲波振蕩器中超聲90分鐘，超聲波振蕩頻率為2MHz，峰峰值電壓幅度為10V，電泳持續時間為5秒；加熱到30攝氏度，而後取出靜止I小時後得到均勻半透明溶液，待用；3.實驗過程在利用介電泳裝配ZnO過程中，電場所需的交變電壓信號通過探針施加，電泳參數如電壓、頻率、持續時間等都可根據實驗情況來調節與監控。在進行介電泳操作時，採用微量移液器取2微升預處理後的ZnO溶液，滴定到微電極間隙後，立即對該電極施加正弦交流信號，其頻率為1MHz，峰峰值電壓為10VP_P。
權利要求
1.一種ZnO壓電傳感器的製備方法，其特徵在於利用ZnO納米線作為敏感元件，預先使ZnO納米線產生表面電荷，再利用介電泳技術實現單根和多根ZnO納米線準確裝配到源極和漏極之間； 所述使ZnO納米線產生表面電荷的方法為採用靜電感應的方法。
2.按權利要求I所述的面向ZnO壓電傳感器製造的介電泳裝配方法，其特徵在於所述ZnO經預處理；所述預處理方法為將酒精分析純溶液與ZnO混合，經超聲振蕩和脈衝後，實現ZnO有效分散，再將ZnO由絕緣容器盛放置入靜電感應器中，施以電壓為1000伏以上的感應電壓，使得ZnO納米線產生表面電荷即完成預處理。
3.按權利要求2所述的方法，其特徵在於所述酒精溶液為99.9%的分析純溶液；所述ZnO與酒精分析純溶液質量比為500 600 :1。
4.按權利要求2所述的方法，其特徵在於所述預處理方法的具體步驟為將經混合好的ZnO酒精溶液放入超聲波振蕩器中超聲60-90分鐘，加熱到30攝氏度，然後取出靜止I小時後得到均勻半透明溶液，待用。
5.按權利要求4所述的方法，其特徵在於所述超聲波振蕩頻率為2MHz，峰峰值電壓幅度為10V，電泳持續時間為5秒。
6.按權利要求I所述的方法，其特徵在於在利用介電泳裝配ZnO過程中，電場所需的交變電壓信號及頻率通過探針施加，電泳參數如電壓、頻率、持續時間等都可根據實驗情況來調節與監控；在進行介電泳操作時，採用微量移液器取2微升預處理後的ZnO溶液，滴定到微電極間隙後，立即對該電極施加正弦交流信號，其頻率為1MHz，峰峰值電壓為lOVp-p。
全文摘要
本發明公開一種ZnO壓電傳感器的製備方法,利用ZnO納米線作為敏感元件，預先使ZnO納米線產生表面電荷，再利用介電泳技術實現單根和多根ZnO納米線準確裝配到源極和漏極之間。本發明的方法對ZnO所具有的物理、化學性質不會產生任何破壞，可操作性與可重複性強，為ZnO壓電傳感器的製造提供了新的可行技術途徑。
文檔編號H01L41/25GK102916121SQ20121039381
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者任凱 申請人:瀋陽市東陵區(渾南新區)卓科技術開發中心