Electromechanical investigation of piezoelectric zinc oxide nanowires  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
91149
Type PD
Principal investigator Volk, János
Title in Hungarian Piezoelektromos cink-oxid nanoszálak elektromechanikai vizsgálata
Title in English Electromechanical investigation of piezoelectric zinc oxide nanowires
Keywords in Hungarian Nanomechanika, NEMS, piezoelektromosság, cink-oxid, tapintásérzékelő
Keywords in English Nanomechanics, NEMS, piezoelectricity, zinc oxide, tactile sensor
Discipline
Mechanics (Council of Physical Sciences)60 %
Ortelius classification: Electromechanical engineering
Electronic Devices and Technologies (Council of Physical Sciences)40 %
Panel Informatics and Electrical Engineering
Department or equivalent MTA Research Institute for Technical Physics and Materials Science
Starting date 2009-04-01
Closing date 2012-09-30
Funding (in million HUF) 13.244
FTE (full time equivalent) 2.66
state closed project
Summary in Hungarian
A cink-oxid, mint piezoelektromos és egyben félvezető anyag, mely nanoszerkezetű formában is előállítható, a nanoelektromechanikai rendszerek (NEMS) egyik kulcsfontosságú alapanyaga lehet a jövőben. Ennek köszönhetően az elmúlt két évben számos innovatív, főként nanoszál alapú eszközt mutattak be, úgy is, mint nanogenerátor, nanoméretű nyúlásmérő szenzor vagy mechanikus úton vezérelt unipoláris tranzisztor. Bár a ZnO nanoszálak mechanikai és elektromechanikai tulajdonságait intenzíven kutatják, a közölt értékek nagy szórást mutatnak, és ezek mérettől való függése még mindig kérdéses. További hiányosság, hogy a megadott mennyiségek kivétel nélkül magas hőmérsékletű (T=600-1200 °C), száraz módszerrel készített nanoszálak vizsgálatával történt. A javasolt kutatási tervben a jelölt alacsony hőmérsékleten (T=80 °C), vizes oldatból növesztett rendezett ZnO nanoszálakat hoz létre, melyek mechanikai és piezoelektromos tulajdonságait egy nanométer érzékenységű manipulátor segítségével vizsgálja. A mért adatok kiértékeléséhez és összehasonlítás céljából a jelölt a kísérlettel párhuzamosan végeselem szimulációkat is végez. A javasolt terv további célja egy innovatív háromlábú szerkezet előállítása és tesztelése, melyben a nanoszálak csúcsát egy vezető nanogömb kapcsolja össze. Ezzel a mechanikailag és elektromosan stabil szerkezettel ̵ az elképzelés szerint ̵ a hajlított szálak elektromechanikai viselkedése és a fém/félvezető nanoszál elektromos átmenete minden eddiginél jobban megismerhető. Sőt, a javasolt háromlábú szerkezet egy újszerű, szubmikron méretű 3-dimenziós erőmérő alapját is képezheti.
Summary
ZnO as a piezoelectric semiconductor which can be synthesized in nanostructured form is predestinated to be a key material of future nanoelectromechanical systems (NEMS). Therefore, in the last two years several innovative devices such as direct-current generator, nanosized strain sensor, and mechanically driven unipolar transistor were demonstrated. Although considerable efforts have been devoted to investigate the mechanical and electromechanical properties of ZnO nanowires the published values still scatter strongly and the size effect is also under debate. Moreover, the available data are restricted to ZnO nanowires which were synthesized with high temperature (T=600-1200 °C), dry methods. In the proposed work highly ordered vertical ZnO nanowires will be grown by low temperature (T=80 °C) aqueous method and their mechanical properties and piezoelectric activity will be systematically investigated by a nanomanipulator robotic arm. The measured results will be supported and compared with finite element calculations. In the second half of the research program an innovative tripod nanostructure will be tested in which a well positioned conductive nanosphere connects the tip of the ZnO nanowires. With the electrically and mechanically robust structure the electromechanical behavior of bended ZnO nanowires and the metal/semiconductor nanowire interface can be more precisely investigated. Moreover, the tripod structure can provide the basis of a novel sub-micron sized 3D force sensor.




Back »