CN202369386U - 垂直衬底纳米线阵列的制备装置 - Google Patents
垂直衬底纳米线阵列的制备装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202369386U CN202369386U CN2011205254383U CN201120525438U CN202369386U CN 202369386 U CN202369386 U CN 202369386U CN 2011205254383 U CN2011205254383 U CN 2011205254383U CN 201120525438 U CN201120525438 U CN 201120525438U CN 202369386 U CN202369386 U CN 202369386U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transducer
- container
- ultrasonic
- reflecting plate
- generating device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 13
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910021484 silicon-nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种垂直衬底纳米线阵列的制备装置，属于纳米线材料制备设备领域。该装置包括：容器、第一超声波发生装置、第一换能器、第一反射板、第二超声波发生装置、第二反射板和第二换能器；其中，第一换能器设置在容器内的一侧壁上，第一反射板设置在与第一换能器相对的容器侧壁上，与第一换能器相对应，第一换能器与第一超声波发生装置连接；第二换能器设置在容器内与第一换能器相邻的另一侧壁上，第二反射板设置在与第二换能器相对的容器侧壁上，与第二换能器相对应，第二换能器与第二超声波发生装置连接；容器底部设有设置基片的托盘。该装置结构简单，可控性好，可生产高质量的纳米线材料。
Description
技术领域
本实用新型涉及纳米线材料的设备领域，尤其涉及一种垂直衬底纳米线阵列的制备装置。
背景技术
纳米线阵列结构具有纳米材料的一般效应，由于维度限制其量子效应更明显，整体的排列分布很容易实现电、磁、光等外场的控制，其应用极为广泛。
单晶硅纳米线阵列有很好的减反射性能，制作的新型硅纳米阵列太阳电池，其中垂直阵列最高转化率为9.31％，倾斜阵列最高转换效率为11.37％。
纳米线阵列具有很高的比表面积，这也极大地提高了器件的电流承载能力。基于PEDOT-PSS纳米线阵列的有机发光二极管的最大承载电流密度是相应有机薄膜发光二极管的40倍。可控高分子纳米线可用于柔性电子器件，有机发光二极管(OLED)，有机太阳能电池，生物传感器，以及合成肌肉，从而对高分子材料的进一步发展和应用产生重要影响。
一维磁纳米线阵列具有高度的磁各向异性，易磁化方向一般与纳米线轴线平行，在外磁场垂直于膜面磁化时，磁滞回线具有较高的矩形比，表现出比二维磁纳米薄膜更优越的磁学特性，成为人们研究的热点。磁纳米线阵列有非常良好的巨磁电阻效应(GMR)，比通常的磁性金属或合金的磁电阻数值高10余倍。利用GMR可使计算机磁盘存储能力提高30倍，2001年由磁纳米线阵列组成的纳米磁盘存储密度达到几百个G，纳米光盘存储密度也提高了1000倍。解决磁纳米线阵列的关键是如何对此纳米线进行合理的排列和搭线，使其更好的应用于磁记录、传感器和磁存储等领域。
镍硅合金纳米线阵列可用作锂电池负极材料，有优良的循环功能，有潜在的应用价值。基于ZnO纳米线阵列膜的电子/光电子器件，主要包括：紫外光探测器件、发光二极管、气体传感器、太阳能电池、基于场发射的平板显示器件。如果能够对纳米结构的位置、生长取向、形貌等进行高精度的控制，就会得到这些器件更好的性能。目前的研究表明，电极的纳米化是提高电极传感性能的有效手段。将一维纳米阵列电极用于化学和生物传感器可以降低传感底线、提高灵敏度以及扩大电极对检测物电化学响应的线性范围。
近两年对一维纳米线阵列结构温差电材料制备技术的研究，已引起美国等发达国家的充分重视。纳米线阵列材料通过人为组装可以制备纳米级显示器。纳米线阵列的应用远不止这些。廉价、低成本、工艺简单、材料适用性强的制备纳米线阵列技术，尤其达到简单可控的纳米线阵列技术是非常有意义的。但目前还没有简单易行的可控制备纳米线阵列材料的装置。
实用新型内容
本实用新型实施方式提供一种纳米线阵列的制备装置，可以实现可控制备高质量的纳米线阵列。
解决上述技术问题的技术方案如下：
本实用新型实施方式提供一种垂直衬底纳米线阵列的制备装置，该装置包括：
容器、第一超声波发生装置、第一换能器、第一反射板、第二超声波发生装置、第二反射板和第二换能器；其中，第一换能器设置在容器内的一侧壁上，第一反射板设置在与第一换能器相对的容器侧壁上，与第一换能器相对应，第一换能器与第一超声波发生装置连接，第一超声波发生装置经第一换能器输出的超声波发射至第一反射板上形成第一列超声波；
第二换能器设置在容器内与第一换能器相邻的另一侧壁上，第二反射板设置在与第二换能器相对的容器侧壁上，与第二换能器相对应，第二换能器与第二超声波发生装置连接，第二超声波发生装置经第二换能器输出的超声波发射至第二反射板上形成与第一列超声波处于同一平面且相交的第二列超声波，第一列超声波与第二列超声波相交后形成超声驻波场；
容器底部设有设置基片的托盘。
上述制备装置中，所述第一反射板与第二反射板均通过微调螺钉设置在容器内的侧壁上。
上述制备装置中，所述托盘通过能升降的调整装置设置在容器的底部。
上述制备装置中，，所述第一超声波发生装置与第二超声波发生装置均采用能调整超声波频率及超声波发射功率的超声波发生器。
上述制备装置中，所述装置还包括：温控装置、电加热器和热电偶；其中，
电加热器和热电偶均设置在容器内，电加热器和热电偶与温控装置连接；
电加热器设置在所述托盘底面上。
上述制备装置中，所述热电偶为两个，一个设置在容器内侧壁上，一个与电加热器连接。
由上述提供的技术方案可以看出，本实用新型实施方式提供的装置，通过容器、第一超声波发生装置、第一换能器、第一反射板、第二超声波发生装置、第二反射板和第二换能器配合，可在容器内形成超声驻波场，制备纳米线阵列时，使纳米颗粒在超声驻波场的驻波节点柱作用下在溶液中向基片上沉积，使纳米颗粒在基片上沉积形成纳米线阵列。该装置结构简单，可控性好，可用于制备高质量的纳米线材料。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本实用新型实施例提供的制备装置的示意图；
图2为本实用新型实施例提供的制备装置的侧剖面示意图；
图中各标号对应的名称为：1-容器；2-第一换能器；3-第一超声波发生装置；4-第二超声波发生装置；5-第二超声波发生装置；6-第一反射板；7-第二反射板；8-纳米材料形成的纳米颗粒；9-纳米线阵列；10-基片；11-微调螺钉；12-温控装置；13-热电偶；14-电加热器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
下面对本实用新型实施例作进一步地详细描述。
本实用新型实施例提供一种垂直衬底纳米线阵列的制备装置，如图1所示，该装置包括：
容器、第一超声波发生装置、第一换能器、第一反射板、第二超声波发生装置、第二反射板和第二换能器；其中，第一换能器设置在容器内的一侧壁上，第一反射板设置在与第一换能器相对的容器侧壁上，与第一换能器相对应，第一换能器与第一超声波发生装置连接，第一超声波发生装置经第一换能器输出的超声波发射至第一反射板上形成第一列超声波；
第二换能器设置在容器内与第一换能器相邻的另一侧壁上，第二反射板设置在与第二换能器相对的容器侧壁上，与第二换能器相对应，第二换能器与第二超声波发生装置连接，第二超声波发生装置经第二换能器输出的超声波发射至第二反射板上形成与第一列超声波处于同一平面且相交的第二列超声波，第一列超声波与第二列超声波相交后形成超声驻波场；
容器底部设有设置基片的托盘。
上述制备装置中，所述第一反射板与第二反射板均通过微调螺钉设置在容器内的侧壁上。
上述制备装置中，所述托盘通过能升降的调整装置设置在容器的底部。
上述制备装置中，所述第一超声波发生装置与第二超声波发生装置均采用能调整超声波频率及超声波发射功率的超声波发生器。
如图2所示，上述制备装置中，所述装置还包括：温控装置、电加热器和热电偶；其中，
电加热器和热电偶均设置在容器内，电加热器和热电偶与温控装置连接；
电加热器设置在所述托盘底面上。
上述制备装置中，所述热电偶为两个，一个设置在容器内侧壁上，一个与电加热器连接。
下面结合图1、2对利用该制备装置制备纳米线阵列的过程对上述装置作进一步说明。
图1所示的制备装置由容器、第一超声波发生装置、第一换能器、第一反射板、第二超声波发生装置、第二反射板和第二换能器构成，第一换能器设置在容器内的一侧壁上，第一反射板设置在与第一换能器相对的容器侧壁上，与第一换能器相对应，第一换能器与第一超声波发生装置连接，使第一超声波发生装置经第一换能器输出的超声波直射至第一反射板上形成第一列超声波；
第二换能器设置在容器内与第一换能器相邻的另一侧壁上，第二反射板设置在与第二换能器相对的容器侧壁上，与第二换能器相对应，第二换能器与第二超声波发生装置连接，使第二超声波发生装置经第二换能器输出的超声波直射至第二反射板上形成与第一列超声波正交的第二列超声波，即第一列超声波与第二列超声波相交后形成超声驻波场；
这样将基片设置在容器底部，超声驻波场在基片上方，超声驻波场的驻波节点柱垂直指向基片，容器内设置溶液，溶液可采用容易热分解蒸发，并且不会与纳米材料发生反应及分解纳米材料的溶液，使纳米材料形成的纳米颗粒在溶液中向基片上沉积，纳米颗粒在超声驻波场的作用下，沿超声驻波场的驻波节点柱向基片上沉积，沉积在基片上时，纳米线垂直基片表面生长，沿驻波节点柱排列，形成垂直衬底的纳米线阵列。
为保留所形成的纳米线阵列，在基片上生成纳米线阵列后，可采用热分解蒸发方式除去溶液，以保留所形成的纳米线阵。并且，为使纳米线阵列晶化在基片上，可对形成的纳米线阵列通过热处理使其晶化在基片上。具体可如图2所示，在上述装置中设置温控装置，在容器内设置电加热器和热电偶，使电加热器和热电偶与温控装置连接，控制温度，实现热分解蒸发，电加热器可设置在容器中基片的底部，以根据温控装置的控制对基片加热。所述的热分解蒸发温度小于70℃，所述的热处理温度根据材料的晶化温度确定。
为调整两列超声波相交的角度，可通过微调螺钉将第一反射板与第二反射板设置在容器内的侧壁上，这样可通过微调螺钉分别微调第一反射板与第二反射板的角度，从而调整第一列超声波与第二列超声波相交的角度。
通过上述制备装置，使得超声驻波场的每个驻波节点面相交形成节点柱作为纳米线生长的力学模板，使溶液中的纳米颗粒在该力学模板的作用下向基片上沉积，从而在基片上形成纳米线阵列。纳米线阵列中纳米线之间的距离通过控制形成超声驻波场的两列(或多列)超声波的频率来控制，纳米线阵列中纳米线粗细通过控制形成超声驻波场的两列(或多列)超声波的功率来控制。纳米线阵列的长度通过沉积时间控制。纳米线的形状通过调整形成超声驻波场中的两列(或多列)超声波的之间相交的夹角来控制。基片的材料没有限定，适合生长纳米线即可。纳米线材料只要符合溶液法生成的纳米材料均可。制备过程中，纳米线阵列的长度需要不断增加则反应原料也要不断补充，但不超过在超声驻波场中节点柱的高度，必要时可以缓慢垂直降低基片来增加纳米线阵列长度，可将基片设置在容器底部能升降的托盘上，开始制备时，使托盘处于最高处，制备过程中，逐渐降低托盘，也带动基片上降，达到制备长纳米线的目的。
本实用新型实施例提供的制备装置，具有结构简单、操作方便，成本低，可控性好，能制备高质量的纳米线阵列材料。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种垂直衬底纳米线阵列的制备装置，其特征在于，该装置包括：
容器、第一超声波发生装置、第一换能器、第一反射板、第二超声波发生装置、第二反射板和第二换能器；其中，第一换能器设置在容器内的一侧壁上，第一反射板设置在与第一换能器相对的容器侧壁上，与第一换能器相对应，第一换能器与第一超声波发生装置连接，第一超声波发生装置经第一换能器输出的超声波发射至第一反射板上形成第一列超声波；
第二换能器设置在容器内与第一换能器相邻的另一侧壁上，第二反射板设置在与第二换能器相对的容器侧壁上，与第二换能器相对应，第二换能器与第二超声波发生装置连接，第二超声波发生装置经第二换能器输出的超声波发射至第二反射板上形成与第一列超声波处于同一平面且相交的第二列超声波，第一列超声波与第二列超声波相交后形成超声驻波场；
容器底部设有设置基片的托盘。
2.根据权利要求1所述的垂直衬底纳米线阵列的制备装置，其特征在于，所述第一反射板与第二反射板均通过微调螺钉设置在容器内的侧壁上。
3.根据权利要求1所述的纳米线阵列的制备装置，其特征在于，所述托盘通过能升降的调整装置设置在容器的底部。
4.根据权利要求1所述的垂直衬底纳米线阵列的制备装置，其特征在于，所述第一超声波发生装置与第二超声波发生装置均采用能调整超声波频率及超声波发射功率的超声波发生器。
5.根据权利要求1所述的垂直衬底纳米线阵列的制备装置，其特征在于，所述装置还包括：
温控装置、电加热器和热电偶；其中，
电加热器和热电偶均设置在容器内，电加热器和热电偶与温控装置连接；
电加热器设置在所述托盘底面上。
6.根据权利要求5所述的垂直衬底纳米线阵列的制备装置，其特征在于，所述热电偶为两个，一个设置在容器内侧壁上，一个与电加热器连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011205254383U CN202369386U (zh) | 2011-12-15 | 2011-12-15 | 垂直衬底纳米线阵列的制备装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011205254383U CN202369386U (zh) | 2011-12-15 | 2011-12-15 | 垂直衬底纳米线阵列的制备装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202369386U true CN202369386U (zh) | 2012-08-08 |
Family
ID=46593099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011205254383U Expired - Fee Related CN202369386U (zh) | 2011-12-15 | 2011-12-15 | 垂直衬底纳米线阵列的制备装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202369386U (zh) |
-
2011
- 2011-12-15 CN CN2011205254383U patent/CN202369386U/zh not_active Expired - Fee Related
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ren et al. | Flexible lead-free BiFeO3/PDMS-based nanogenerator as piezoelectric energy harvester | |
| Liu et al. | Improvement in the piezoelectric performance of a ZnO nanogenerator by a combination of chemical doping and interfacial modification | |
| Lin et al. | BaTiO3 nanotubes-based flexible and transparent nanogenerators | |
| Xu et al. | Density-controlled growth of aligned ZnO nanowire arrays by seedless chemical approach on smooth surfaces | |
| Hu et al. | Recent advancements in nanogenerators for energy harvesting | |
| Lao et al. | ZnO nanobridges and nanonails | |
| Liu et al. | Vertically aligned 1D ZnO nanostructures on bulk alloy substrates: direct solution synthesis, photoluminescence, and field emission | |
| JP6383702B2 (ja) | ナノワイヤ構造を製造する方法 | |
| Fei et al. | Electrospun bismuth ferrite nanofibers for potential applications in ferroelectric photovoltaic devices | |
| Chen et al. | Bulk synthesis of crystalline and crystalline core/amorphous shell silicon nanowires and their application for energy storage | |
| Cho et al. | Formation of amorphous zinc citrate spheres and their conversion to crystalline ZnO nanostructures | |
| Van Ngoc et al. | Flexible, transparent and exceptionally high power output nanogenerators based on ultrathin ZnO nanoflakes | |
| Zhang et al. | Modulating photovoltaic conversion efficiency of BiFeO3-based ferroelectric films by the introduction of electron transport layers | |
| Nagaraju et al. | Effect of diameter and height of electrochemically-deposited ZnO nanorod arrays on the performance of piezoelectric nanogenerators | |
| KR20130016674A (ko) | 코어-셸 구조의 ＺｎＳｎＯ3/ＺｎＯ 나노와이어, ＺｎＳｎＯ3/ＺｎＯ 나노와이어의 그 형성방법 및 ＺｎＳｎＯ3/ＺｎＯ 나노와이어를 포함하는 나노 발전소자와, ＺｎＳｎＯ3 나노와이어의 그 형성방법 및 ＺｎＳｎＯ3 나노와이어를 포함하는 나노 발전소자 | |
| Yan et al. | Highly Thermoelectric ZnO@ MXene (Ti3C2T x) Composite Films Grown by Atomic Layer Deposition | |
| Chu et al. | Enhanced nanogenerator performances of 1-D Al-doped ZnO nanorod arrays through ultrasonic wave systems | |
| Aftab et al. | Recent development in shape memory based perovskite materials for energy conversion and storage applications | |
| Li et al. | Controllably grown single-crystal films as flexoelectric nanogenerators for continuous direct current output | |
| Chen et al. | The recent progress of two-dimensional transition metal dichalcogenides and their phase transition | |
| CN102442637A (zh) | 垂直衬底纳米线阵列的制备方法 | |
| Saini et al. | A Spin-Charge-Regulated Self-Powered Nanogenerator for Simultaneous Pyro-Magneto-Electric Energy Harvesting | |
| Srikanth et al. | Piezoelectric properties of ZnO | |
| CN202369386U (zh) | 垂直衬底纳米线阵列的制备装置 | |
| Zhang et al. | Selective growth of stacking fault free⟨ 100⟩ nanowires on a polycrystalline substrate for energy conversion application |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120808 Termination date: 20141215 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |