[发明专利]无源自供能用压电纳米阵列传感器及其制备方法

说明书

本发明属于无源自供能领域，提供了一种无源自供能用压电纳米阵列传感器及其制备方法。其中，无源自供能用压电纳米阵列传感器包括共振腔、第一种子层、第二种子层、第一ZnO纳米线阵列、第二ZnO纳米线阵列、第一压电层电极和第二压电层电极；所述共振腔为两端开口式空腔结构的基片构成；所述第一种子层和第二种子层分别设置在共振腔的顶部和底部；所述第一ZnO纳米线阵列生长在第一种子层上部，第二ZnO纳米线阵列生长在第二种子层下部；所述第一压电层电极设置在第一ZnO纳米线阵列上部，第二压电层电极设置在第二ZnO纳米线阵列下部。

技术领域

本发明属于无源自供能领域，尤其涉及一种无源自供能用压电纳米阵列传感器及其制备方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

微型化即最大限度的缩小体积，不占用变电站、换流站检修及设备空间，并保证安全距离；高可靠免维护即做到长周期的耗材替换及校准；无线无源即信号的无线传输及器件自供能。发明人发现，传感系统携带的电池能量己不能满足物联网中无处不在的传感器不间断工作的需求。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种无源自供能用压电纳米阵列传感器及其制备方法，其结构简单且具有无源自供能的效果，能够满足传感器不间断工作的需求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种无源自供能用压电纳米阵列传感器，其包括共振腔、第一种子层、第二种子层、第一ZnO纳米线阵列、第二ZnO纳米线阵列、第一压电层电极和第二压电层电极；

所述共振腔为两端开口式空腔结构的基片构成；

所述第一种子层和第二种子层分别设置在共振腔的顶部和底部；

所述第一ZnO纳米线阵列生长在第一种子层上部，第二ZnO纳米线阵列生长在第二种子层下部；

所述第一压电层电极设置在第一ZnO纳米线阵列上部，第二压电层电极设置在第二ZnO纳米线阵列下部。

作为一种实施方式，所述第一种子层和第二种子层分别溅射在共振腔的顶部和底部。

其中，溅射工艺是以一定能量的粒子(离子或中性原子、分子)轰击固体表面，使固体近表面的原子或分子获得足够大的能量而最终逸出固体表面的工艺。在溅射技术中，磁控溅射是最新的溅射技术，是在射频溅射基础上，在靶材周围施加磁场而形成的一种新型的镀膜方法。主要有以下优点：由于氩原子的利用率高，所以溅射速度快；溅射过程中基底温度低，不需要对基底加热太高的温度；性能稳定，成膜性好；可溅射各种靶材(金属与非金属)；磁控溅射能够制备出大面积的薄膜。

作为一种实施方式，所述第一ZnO纳米线阵列通过ZnO纳米线生长溶液与第一种子层反应得到；所述第二ZnO纳米线阵列通过ZnO纳米线生长溶液与第二种子层反应得到。

作为一种实施方式，所述生长溶液由含有预设浓度的硝酸锌和六次亚甲基四胺液体构成。

其中，生长溶液的作用是使得纳米线能够从种子层中生长出来了，而且种子层可为ZnO薄膜或是本领域技术人员根据实际情况来设定的结构薄膜。

作为一种实施方式，所述第一压电层电极采用等离子溅射工艺制备出，且设置在第一ZnO纳米线阵列上部；所述第二压电层电极采用等离子溅射工艺制备出，且设置在第二ZnO纳米线下部。

作为一种实施方式，所述基片为硅片。

其中，硅片是制备无源自供能用压电纳米线的最核心的原材料，使得纳米线同时具有半导体特性和压电特性，这种独特结构导致了弯曲纳米线的内外表面产生极化电荷，从而实现无源自供能的效果。