一维氧化锌纳米材料及力电器件的结构稳定性研究

氧化锌具有半导体和压电双重性质以及良好的弹性模量，可以用于机械驱动器和压电传感器。基于单根ZnO纳米线的发电机的成功研制，预示着氧化锌一维纳米材料在力电器件方面将有着广泛的应用前景。..目前，真正实现对氧化锌一维纳米材料结构与性能的调控，仍然存在着挑战；对这种纳米材料及构建的力电器件在结构稳定性方面研究还比较少。本项目拟采用物理热蒸发法控制合成纯的和掺杂的高质量的一维氧化锌纳米材料；运用变温Raman和原位高压Raman，开展掺杂一维氧化锌纳米材料结构性质的原位测量，阐述纳米材料中掺杂效应与结构物性调控的微观机理；构建基于一维氧化锌纳米材料的力电耦合器件，测试力电性能；研究力电作用下器件的结构稳定性，探索器件损伤机理，为纳米功能器件的实际应用和安全服役提供研究基础。

氧化锌具有半导体和压电双重特性以及较高的弹性模量，预示着纳米氧化锌材料在力电﹑光电及电子器件方面将有着广泛的应用前景。目前，真正实现对一维氧化锌纳米材料结构与性能的调控，仍然存在着挑战；对这种纳米材料及构建的力电器件在结构稳定性方面研究还比较少。本项目采用物理热蒸发法控制合成了纯的高质量一维氧化锌纳米材料，对其力学﹑力电性能以及结构稳定性开展了研究；借助第一性原理计算，使用杂化密度泛函方法研究了氧化锌的各种缺陷电子结构，考察它们在不同气氛中的能量稳定性，阐述纳米材料中掺杂效应与结构物性调控的微观机理；针对ZnO纳米带，使用密度泛函理论和非平衡态格林函数法，研究了其横向电输运特性，以及金属电极和纳米带之间的肖特基势垒随接触距离的变化关系。构建了基于一维氧化锌纳米材料的力电耦合器件—应变传感原型器件，测试力电性能，分析了影响器件性能的重要因素；研究力电作用下器件的结构稳定性，探索器件损伤机理，为纳米功能器件的实际应用和安全服役提供研究基础。