[实用新型]基于结构超滑的肖特基微发电机

说明书

本实用新型提供了一种基于结构超滑的肖特基微发电机，包括导电层、半导体层和第一金属电极层，所述导电层和所述半导体层之间形成超滑接触和肖特基接触，所述第一金属电极层与所述半导体层形成欧姆接触，所述导体层与所述半导体层相对运动并输出电信号。利用结构超滑的技术，设置第一金属电极层将半导体层中的非平衡载流子导出，在导电层和半导体层之间发生相对滑动时，能够产生非平衡载流子的移动，达到输出稳定和高密度的直流电信号的效果，使得导电层和半导体层在相对滑动时具有极低摩擦和无磨损的状态，能够实现稳定和高密度的输出，有效地解决了传统的肖特基微发电机的磨损、使用寿命以及输出密度之间的矛盾。

技术领域

本实用新型涉及微弱能源俘获和微型器件供电的技术领域，具体涉及一种基于结构超滑的肖特基微发电机。

背景技术

摩擦与磨损是自然界中两个耦合的基本物理现象，摩擦和磨损的现象造成了巨大的能源浪费和环境污染，并且使得大量人类梦寐以求的关键技术难以实现，对人类生存和发展产生着持续重大的影响。结构超滑指的是两个相互接触的固体表面在滑动过程中，保持几乎为零的摩擦力和零磨损的状态。

电能是人类生活中不可或缺的二次能源，纳米发电机是一种能够在极其微弱的外界激励下，将激励能量转化为电能的器件，同时其具有结构尺寸小，适用范围广泛等特点，自从提出以来在自供电的传感器、物联网、传感器网络、大数据、个人医疗系统、人工智能等领域具有非常广泛的应用前景，尤其是能够为应用在上述领域的微纳器件提供稳定的电力，实现自供能，例如血管机器人、心脏起搏器等。其中肖特基微发电机相比于传统的静电感应型纳米发电机具有结构简单、直流输出和内部阻抗低等优势，其具有极其广泛的应用前景。但是，肖特基微发电机需要导电层和半导体层之间产生相对滑动，而滑动过程中的摩擦和磨损将导致器件失效，虽然减小有效接触面积可以一定程度上降低摩擦磨损的影响，但这将导致输出密度的降低。

公开号为CN110752784A的中国专利申请中公开了一种表面态增强的高电流密度动态肖特基发电机及其制备方法，该发电机自上而下依次为金属电极、半导体衬底、表面粗糙层和金属，金属与半导体衬底为肖特基接触，且表面粗糙层是对半导体衬底一侧抛光面采用粗糙处理所形成的具有粗糙形貌的表面层，金属直接压在表面粗糙层上，二者接触并可相对移动，形成表面态增强的高电流密度动态肖特基发电机。其通过增大摩擦力的方式，增大其电流，但是由于摩擦力增大会导致器件的寿命较短。

传统的肖特基微发电机均采用增大摩擦力的方式实现电流的增大，但是由于增大摩擦力会加快器件的损坏，或者，为了避免更多的磨损而减小了有效的接触面积而影响输出密度，二者之间存在较大的矛盾，但是现有技术中的肖特基微发电机难以调节该矛盾。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于结构超滑的肖特基微发电机，以解决现有技术中的肖特基微发电机的摩擦和磨损与接触面较小会导致电流密度降低之间存在矛盾的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种基于结构超滑的肖特基微发电机，基于结构超滑的肖特基微发电机，包括导电层和半导体层，还包括设于所述半导体层一侧的第一金属电极层，所述导电层和所述半导体层之间形成超滑接触和肖特基接触，所述第一金属电极层与所述半导体层形成欧姆接触，所述导电层与所述半导体层相对运动并输出电信号。

进一步地，所述导电层或所述半导体层的任一个包括一个单晶的二维界面，另一所述导电层或所述半导体层包括一个单晶的二维界面，或者为具有原子级平整表面的导电层或半导体层，优选的，所述单晶的二维界面是原子级平整表面。

进一步地，所述导电层包括一个单晶的二维界面，所述半导体层为具有原子级平整表面半导体层。

进一步地，所述导电层包括石墨或石墨烯；或者，所述导电层为具有原子级平整表面的金属材料。