纳米级器件能量自给的曙光和希望氮化镓

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年,纳米发电机的发明作品在王中林博士文章中提出,此发明为人们打开了通往纳米发电机的大门,是纳米科学的一个里程碑的创造。有如下理由:第一,它第一次使半导体的压电耦合性能大大提高,为纳米半导体发电机的发展奠定理论与实践结合的基础。这促成了纳米电子学的一次质的飞跃。纳米级的器件具有体积小,功耗小的特点,但是其有一定的弊端,例如:如何提供器件消耗的能量的问题亟待解决。能源问题是一个关键问题,而纳米发电机的问世使得纳米级器件的能量自给看到了曙光和希望。纳米发电机它不仅实现了器件的真正小型化,纳米性,而且可以利用其微小的机械运动,收集能量,将机械能转换为电能,它是一种新型纳米器件,因而具有重大的应用前景。第四,它使氮化镓等纳米材料有了新的应用领域与新的应用局面。氮化镓纳米线,纳米棒和纳米薄膜制备以及应用方面的文章急剧增多,然而,开辟新的应用程序仍然是一个严峻的挑战。王中林研究小组发明了以ZnO材料为中心的纳米发电机,利用其正压电特性进行发电,其大量的研究证明纳米发电机的真实性,但王中林小组并未对氮化镓纳米发电机进行充分的研究。我们在王中林小组发明的启发下,应用一种新型的装置将电磁信号转化为电能,使用氮化镓纳米线制备的纳米发电机同样可以达到更优异的电流效应。同时,氮化镓纳米材料具有耐高温、耐高压的特性,因此其具有比ZnO更广泛的应用前景。王中林小组对于如何将机械能转化为电能进行了研究,但并未对如何将电磁信号转化为电能进行研究,而金属与氮化镓纳米线的肖特基接触使得电磁信号转化为电能,这有待于我们进一步的研究探讨。氮化镓纳米线发电机的发电原理目前正在进一步的研究之中,不过根据大量的实验研究分析,氮化镓纳米线发电机的可能原理为:一方面是电磁信号的转换是利用对称阵子天线的可将收集到的电磁辐射信号转换成的,另一方面氮化镓线与金属接触电极之间形成的肖特基结,进而形成一个肖特基势垒,发电机单向导通,而电磁信号周期性变化,使得电信号的产生。实验中,组装好的氮化镓纳米线发电机外接的两根导线,导线相当于外接的天线,利用天线收集电磁波信号,而氮化镓纳米线与金属薄片组成的肖特基势垒将电磁信号转换成电流信号,这样便达到了将电磁信号转变为电信号的全过程。发电机的最重要的组成因素是金属电极与氮化镓纳米线之间组成的肖特基势垒。根据半导体理论可知,当金属功函小于半导体功函时,会形成欧姆接触,但我们所测试的氮化镓纳米线具有点空位,因而所组成的金属.氮化镓纳米线接触为肖特基接触。当金属功函大于半导体功函时,则组成肖特基接触。相当于一个PN结,因而半导体PN结具有该效应。同时,根据测试可知,ZnO纳米材料以及CdS也具有该效应,不过氮化镓纳米材料具有耐高温、耐高压、耐强酸并且无毒的特性,因而更适合应用于纳米发电机的研制。新型的氮化镓纳米发电机不仅简化了王中林小组将机械能转化为电能的组成结构,而且成功地实现了将电磁波信号转化为电能。具有新的研究意义。这种纳米发电机具有很多优点:使用简单的CVD法制备的氮化镓纳米线以及金属即可组成新型的纳米发电机,制作方法简单可行。同时,这种纳米发电机可以收集空间中存在的电磁波信号,并将电磁信号转化为电信号,纳米机器人已经被发明出来,但是其电能的供应商还具有一定问题,这就要求自己的供电模式,而纳米发电机刚好可以满足纳米机器人的自给供电。这种方法可以使原本辐射的能量转变为可为人们应用的电能,有待于进一步开发利用,并且极具商业及应用价值。氮化镓基纳米发电机的研究为纳米器件的发展提供了一个新的方向,进一步拓展了纳米器件的开发,有待于我们的进一步研究和创新,更需要我们将纳米发电机的技术应用于生活,具有极大的开发价值。第三代半导体材料的龙头企业是硬核三安光电和闻泰科技,还有一个华灿光电(浙江)有限公司在年氮化镓相关专利申请了18个也值得


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