Biochemie und analytische Biochemie

Abstrakt

Nanogrößenbezogene piezoelektrische Effizienz in einem großen ZnO-Dünnfilm, Potenzial für die Anwendung in selbstbetriebenen medizinischen Geräten

YuTong Li, Zhiqang Gao, Wei Wei Qin, Qiu Jun Wen, Ma Xian Jun, Wei Du, Xiaoqiang Chen, Hu Xue Feng und Wei Zhang

Großflächige piezoelektrische ZnO-Filme mit unterschiedlicher Korngröße wurden durch Sol-Gel-Verfahren bei unterschiedlichen Glühtemperaturen von 550 bis 700°C synthetisiert. Der piezoelektrische Wirkungsgrad (PE) dieser abgeschiedenen Filme wird durch piezoelektrische Kraftmikroskopie (PFM) charakterisiert. Alle synthetisierten Filme weisen eine Kristallstruktur auf. Die Breite der durch Röntgenbeugung charakterisierten Rock-Kurve von [0002] nimmt mit der Glühtemperatur ab, was darauf hindeutet, dass bei höheren Glühtemperaturen ein besser c-achsenorientierter ZnO-Film gebildet wird. Es wurde festgestellt, dass die Korngröße der gewachsenen Filme kontinuierlich von 20 auf 60 nm zunimmt, wenn die Glühtemperatur von 550 auf 700°C ansteigt. Der piezoelektrische Wirkungsgrad (PE, d33) der Filme weist eine starke Korngrößenabhängigkeit auf, d. h. der PE steigt zunächst mit der Glühtemperatur an und nimmt dann mit einer weiteren Erhöhung der Glühtemperatur ab. Der maximale PE-Wert tritt in dem bei 650 °C geglühten Film auf. Die besonderen piezoelektrischen Eigenschaften (d33) können durch die Konkurrenz zwischen dem Kristallinen, das aufgrund der verstärkten Dipolpolarisation einen größeren d33-Wert bevorzugt, und der Korngröße erklärt werden, die aufgrund der Domänenwandgröße und -bewegung zu einer Freisetzung der Piezokraft bei großen Körnern führt.