氧化锌材料制作传感器的原理是什么
Wan和Song把氧化锌的压电效应和半导体效应结合起来,利用它们之间的耦合制作了纳米发电机,可能在未来的微机电系统中有着重大的潜在应用。其基本原理如下:在AFM探针接触到纳米线使其变形时,纳米线右侧受张应力,左侧受压应力,从而产生了沿纳米线cl轴的电场(左右侧电场方向相反)。对纳米线顶端的电势采用一级近似得到右侧为正电势,左侧为负电势。但是在AFM探针接触到右侧时,相对于Pt针尖,P型氧化锌肖特基结是加反向电压的(底部,根据功函数是欧姆接触)。AFM探针离开纳米棒时,肖特基结足加正向电压的。如果纳米线顶端存在比较大的Au颗粒,在变形的瞬间纳米线左右两侧会建立电势,由于Au的存在会很快导通并中和掉由于锌和氧位移产生的电势,因此在这种情况下观测不到电流。
氧化锌纳米材料对外界环境如温度、光、湿气等十分敏感,外界环境的微小变化会迅速引起其表面或表面离子价态和电子运动的变化,从而立即引起其电阻的显著变化,利用此性质可制作传感器。
Wan9等的研究表明氧化锌纳米棒对氢气和氧气有很高的敏感性。Li等制备出了单个氧化锌纳米线晶体管,发现单个纳米线晶体管对氧气有很高的敏感特性。Xue等心41在氧化锌纳米线中掺入Sn形成ZnSnOa纳米线,发现掺入Sn的氧化锌纳米线显示出对乙醇的敏感度,乙醇含量为百分之一时的敏感度高达2.7,表明对氧化锌进行适当的掺杂可提高其对外界环境变化的灵敏性。
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