[发明专利]压电纳米线的叠层结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及压电器件及制造技术，更具体地说，涉及一种压电纳米线的叠层结构及其制造方法。

背景技术

压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电势差的晶体材料，广泛应用于MEMS(Micro Electromechanical System，微电子机械系统)领域，例如压力、震动传感器，甚至微型发电机等。

近年来的研究发现，垂直生长的压电材料氧化锌纳米棒(或称氧化锌纳米线)在受到侧向外力作用弯曲时具有压电特性。氧化锌纳米棒的横截面为正六边形，当纳米棒受力被压弯时，向外部分受到拉伸，向内部分受到挤压。由压电原理知道，拉伸和挤压将产生方向相反的电场，也就是沿轴向方向在中分面两侧将产生方向相反的两个电场。因此，无论向何方向弯曲，横截面上部始终为正电位，下部为负电位，中分面与生长衬底相连接为零电位，截面上部的正电位大小与纳米棒弯曲的程度成正比例，弯曲越大，电位越高。根据研究，长度在1微米左右，直径在40至80纳米的氧化锌纳米棒的电压在扣除由于接触生成的肖特基二极管上的正向压降外，输出电压在5至50微伏之间，内阻在几十到几百kΩ左右。

然而，单根纳米棒产生的电压一般为几十毫伏，电流在几皮安左右，电压和电流都太小，远不足以驱动通常的电子系统。一般地，通过纳米棒阵列并联的方法来扩大面积，增加参与的纳米棒数量，从而增加电流。而增加电压是十分困难的，需要将纳米棒串连起来，但纳米棒的尺度太小，现在工艺很难做得到。

因此，有必要提出一种具有大的压电电压纳米棒结构和其制造方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种压电纳米线的叠层结构，具有大的压电电压，且易于实现。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种压电纳米线的叠层结构，包括：

第一导电层；

第一导电层上压电层，所述压电层包括由多条压电纳米线形成的堆叠；

压电层上的第二导电层。

可选地，所述压电纳米线的材料为氧化锌、二氧化硅或四氧硫化镓。

可选地，所述压电纳米线的直径为10nm-100um。

可选地，所述压电纳米线的长度为300nm-10mm。

可选地，所述压电层的厚度为500nm-10000um。

可选地，所述堆叠中的压电纳米线基本上有序或无序地平行于与第一导电面排列。

可选地，所述第一导电层和第二导电层的厚度为100nm-10mm。

此外，本发明还提供了一种压电纳米线的叠层结构的制造方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上生长压电纳米线；

将压电纳米线从衬底上剥离；

将多条压电纳米线堆叠后进行压合，以形成压电层；

在压电层相对的表面上分别形成第一导电层和第二导电层。

可选地，将多条压电纳米线堆叠后进行压合的步骤包括：

将剥离后的压电纳米线浸泡在挥发性液体中；

将包含多条压电纳米线的挥发性液体倒于第一衬垫片上，在挥发性液体挥发后，将第二衬垫片放置于压电纳米线之上；

从第一衬垫片及第二衬垫片施加压力进行压合，以形成由多条压电纳米线堆叠而成的压电层；

去除第一衬垫片及第二衬垫片。

可选地，将多条压电纳米线堆叠后进行压合的步骤包括：

将剥离后的压电纳米线浸泡在过滤液体中；

通过过滤膜将过滤液体去除；

从过滤膜上将压电纳米线剥离并将压电纳米线堆叠在第一衬垫片上，并将第二衬垫片放置于压电纳米线之上；

从第一衬垫片及第二衬垫片施加压力进行压合，以形成由多条压电纳米线堆叠而成的压电层；

去除第一衬垫片及第二衬垫片。

可选地，所述压电纳米线的材料为氧化锌、二氧化硅或四氧硫化镓。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例的压电纳米线的叠层结构，通过将多条压电纳米线堆叠后形成压电层，从而形成了压电纳米线自串联的结构，在受到压力弯曲时，其压电效应产生的电压串联，因此输出了更高的电压，此外，第一导电层和第二导电层便于将压电信号引出，并保护了压电层，便于将压电纳米线的叠层结构应用于各种器件的制造。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。