Piezoelektromos cink-oxid nanoszálak elektromechanikai vizsgálata = Electromechanical investigation of piezoelectric zinc oxide nanowires

Volk, János (2013) Piezoelektromos cink-oxid nanoszálak elektromechanikai vizsgálata = Electromechanical investigation of piezoelectric zinc oxide nanowires. Project Report. OTKA.

Preview

PDF 77578_ZJ1.pdf Download (888kB) | Preview

Abstract

A PD kutató a pályázatban különböző módszereket dolgozott ki vertikálisan rendezett ZnO nanoszálak növesztésére, valamint elektromos, mechanikai és elektromechanikai vizsgálatára. A rendezett növesztéshez szükséges mintázatot - a korábban már használt elektronsugaras írás mellett - nagyobb felületen alkalmazható, gazdaságosabb, új módszerekkel, nanogömb(foto)litográfiával és nanoimprint litográfiával hozta létre. Szintén sikerült kiváltani a korábban használt vezető ZnO egykristály hordozót az alkalmazás szempontjából sokkal fontosabb szigetelő hordozóra (zafír). Mint kiderült a létrejövő nanoszerkezet morfológiáját elsősorban a magréteg kristálytani jellemzői határozzák meg. A nedves kémiai úton növesztett egyedi nanoszálak piezoelektromos aktivitását pásztázó tűszondás módszerrel igazolta. A nanoszálak pásztázó elektronmikroszkópban végzett rendkívül érzékeny hajlítási vizsgálatai kimutatták, hogy a nanoszál hajlítási modulusza (36.0±8.3 GPa) lényegesen elmarad a tömbi értéktől (140 GPa). Az egyedi nanoszálak elektromechanikai vizsgálatai mellett a PD kutató egy új típusú erőmérő szenzort is tervezett, ill. tesztelt, melyben a nanoszál deformációja az alatta lévő réteg vezetőképességének változása alapján olvasható ki. | Several methods were developed for the synthesis process as well as for the electrical, mechanical and electromechanical characterization of vertical ZnO nanorod arrays. The required nanopatterned templates were generated by novel techniques, such as nanosphere(photo)- and nanoimprint lithography. The conductive ZnO single crystal as substrate material was substituted with insulating material (sapphire) which is essential for most of the potential applications. It was pointed out, that the morphology of the ZnO nanowire arrays is dictated by the crystal quality of the underlaying seed layer, rather than by the surface roughness. The piezoelectric activity of wet chemically grown single ZnO nanowires was tested using piezo force microscopy (PFM). It was found during in the in-situ static mechanical test of ZnO nanowires, that their bending modulus (36.0±8.3 GPa) is significantly lower than that of the bulk ZnO (140 GPa). Beyond the electromechanical test of ZnO nanowires, the PI has designed and tested a novel force sensor, in which the nanowire induced stress in the underlaying seed layer can be detected by the change in layer resistivity.

Actions (login required)

Edit Item