WO2014089891A1 - 一种微纳集成发电机及其制备方法 - Google Patents

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张海霞
张晓升
韩梦迪
朱福运
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北京大学
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49119—Brush

Definitions

  • the invention relates to the field of micro-nano integration technology, in particular to a micro-nano integrated generator and a preparation method thereof. Background technique
  • Micro-electro-mechanical system has emerged as a new, high-tech multi-disciplinary interdisciplinary since its appearance in the 1980s. It is known as the new technological revolution leading the development of microelectronics industry in the new century. , has been widely concerned at home and abroad. Optical MEMS. RF MEMS, Bio-Medical MEMS and Physi cal MEMS are booming. It is estimated that from 2011 to 2016, the MEMS industry will grow at a rate of 9.7%. By 2016, the global MEMS industry will have a total output value of US$12 billion.
  • the above MEMS systems and devices all require energy supply, and the power supply modules are usually large in size and difficult to integrate and process, which has become a paradox that limits the rapid growth of the MEMS industry.
  • NEMS nano-electro-mechanical systems
  • piezoelectric nano-generators [Zhu Guang et al, nano-generators and their manufacturing methods , Chinese invention patent, application number: 201210116881. 4; Li Mengxi, etc., a nano-generator, Chinese invention patent, application number: 200910188057. 8; Wang Zhonglin, etc., nano-generators, nano-generator components and their self-powered systems, China invention Patent, application number: 201210142387].
  • Piezoelectric nano-generator technology is mature and has been applied in some industries. However, piezoelectric materials such as zinc oxide nanowires are usually processed by Bottom-up growth method with low yield and poor uniformity. The output is small; and due to the fragility of the nanowire material itself, the device has poor fatigue resistance and a short service life.
  • An object of the present invention is to provide a micro-nano integrated generator and a preparation method thereof, which adopts three layers.
  • the flexible film constitutes a micro-generator, which uses three materials to form a series structure with a charge-binding potential difference, thereby increasing the induced charge accumulation, thereby increasing the output voltage and current; and the surface of the flexible film is formed by a cast film transfer method to form a high-density micro
  • the nanocomposite structure greatly increases the friction surface roughness, thereby further increasing the output voltage and current.
  • the three-layer structure intermediate layer can simultaneously rub with the upper and lower layers of the film in each cycle, thereby improving the friction efficiency and realizing the frequency multiplication of the voltage output signal.
  • the micro-nano integrated generator and the preparation method thereof provided by the invention are simple in process, low in cost, high in yield, and can be mass-produced, all thin film structures have good light transmittance and biocompatibility, and the proposed novel structure Can greatly improve the output.
  • the present invention provides a micro-nano integrated generator, the structure comprising: a conductive layer, a PET layer, a PDMS layer, a micro-nano composite PDMS array, and a metal film layer, the conductive layer being formed on the surface of the PET layer.
  • a conductive metal or semiconductor material the PET layer is polyethylene terephthalate;
  • the PDMS layer is polydimethylsi loxane;
  • the composite P-S array is fabricated on the surface of the PDMS layer and is composed of a micro-array structure and a nano-scale structure;
  • the metal film layer is aluminum or other metals having strong electron-capacity such as nickel, copper, silver, gold, platinum.
  • the metal having good conductivity is gold, silver, platinum, copper, aluminum, titanium, tungsten; and the semiconductor material includes indium tin metal oxide (IT0), III-V compound, and highly doped silicon.
  • the conductive layer has a thickness of 50 nm to 2000 nm.
  • the PET layer has a thickness of 50 ⁇ m - 2000 ⁇ m.
  • the PDMS layer has a thickness of 50 ⁇ m - 2000 ⁇ m.
  • the metal film layer has a thickness of 20 ⁇ m - 2000 ⁇ m.
  • the micro-scale structure is a pyramidal array or a grooved grid array or a hemispherical array having a characteristic size of 1 ⁇ -200 ⁇ , and a pitch of ⁇ - 50 m; the nano-scale structure is a nano-mesh or a nano-burr, the feature size It is 2nm - lOOOnm with a pitch of 2nm - 500nm.
  • a method for preparing a micro-nano integrated generator comprising:
  • the PET layer and the PDMS layer bonding structure the metal film layer, the other PET layer and the PDMS layer bonding structure, assembled and packaged in order.
  • the maskless optimized deep reactive ion etching process in the step 2) includes the following steps: 2.1) roughening the surface of the substrate by plasma etching or non-plasma etching;
  • the process parameters of the DRIE for preparing a high-density high-aspect ratio nano-scale structure include: a coil Power is 800 W - 900 W; pressure is 20 mTorr - 30 mTorr; etching gas SF 6 flow is 20 sccm - 45 sccm, passivation gas C 4 F 8 or O 2 flow is 30 sccm - 50 sccm, of which SF 6
  • the gas flow ratio to C 4 F 8 is 1: 1-1 : 2; the plate power is 6 W - 12 W; the etching/passivation time ratio is 10 s: 10 s - 4 s: 4 s; etching / passivation cycle 60 - 200 times.
  • the DRIE post-processing process parameters include: coil power of 800 W - 900 W; pressure of 20 mTorr - 30 mTorr; etching gas SF 6 flow rate of 0 sccm, passivation gas C 4 F 8 or 0 2 flow rate of 30 Sccm - 50 sccm,- plate power is 6 W - 12 W; etching/passivation time ratio is 0s: 10s - 0s : 4s; etching/passivation cycle 1-20 times.
  • the process parameters described in the step 3) include: the temperature is 50-100 ° C, and the time is 30 minutes - 2 hours.
  • the microscale structure comprises a pyramidal array or a trench grid array or a hemispherical array; the nanoscale results include nanomesh or nano burrs.
  • the present invention has the following advantages:
  • the micro-nano integrated generator proposed by the invention has innovatively proposed the principle of triboelectric generation of a three-layer flexible film compared with the existing two-layer material pure frictional electricity generation, using the material to bind the electron capacity gradient difference, the intermediate metal The layer material generates two rubs with the PDMS layer in each duty cycle, achieving an increase in the output voltage frequency.
  • the micro-nano integrated generator proposed by the invention has a three-layer film structure, and the intermediate layer can simultaneously rub with the upper and lower layers of the film, which greatly improves the friction efficiency and is effective compared with the existing two-layer film single-sided friction.
  • the friction area which greatly increases its output.
  • the micro-nano integrated generator preparation method proposed by the invention utilizes the developed maskless optimized deep reactive ion etching process, and combined with the cast film transfer process, can be prepared in large quantities and large areas.
  • the micro-nano composite PDMS film greatly improves the film roughness, thereby improving the friction efficiency, increasing the output voltage and current, and the process is simple, the cost is low, and the industrialization is easy.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a micro-nano integrated generator of the present invention.
  • Figure 2 (a) is a physical diagram of the micro-nano integrated generator of the present invention.
  • Figure 2 (b) is a cross-sectional scanning electron micrograph of the present invention.
  • Figure 3 (a) is a micro-nano composite PDMS array scanning electron micrograph pyramid array of the present invention.
  • Fig. 3(b) is a scanning grid image array of a micro/nano composite PDMS array of the present invention.
  • Figure 4 is a graph showing the test results of the micro-nano integrated generator of the present invention. detailed description
  • FIG. 1 is a schematic structural view of a micro-nano integrated generator according to the present invention, and the structure thereof comprises: a PET layer 1, a PDMS layer 2, a micro-nano composite PDMS array 2-1, a metal film layer 3, and a conductive layer 4.
  • 2 is a physical diagram and a scanning electron microscope photograph of the micro-nano integrated generator of the present invention
  • FIG. 3 (a) is a micro-nano composite PDMS array scanning electron micrograph pyramid array of the present invention
  • FIG. 3 (b) is the present invention Micro-nano composite PDMS array scanning electron micrograph photo trench grid array
  • FIG. 4 is a test result of the micro-nano integrated generator of the present invention. Then the preparation steps of the structure shown in Figure 1 are as follows:
  • Step 1 By combining photolithography and chemical etching or physical etching on a silicon substrate or glass substrate or metal Micro-scale structures are fabricated on the substrate, including pyramidal arrays or trench grid arrays or hemispherical arrays, with a feature size of lm - 200 m and a pitch of 1 ⁇ m - 50 um ;
  • Step 2 Using a maskless optimized deep reactive ion etching process to fabricate high-density, high-aspect, nanoscale structures directly on the surface of microscale structures, including nano-mesh or nano-burrs, with a feature size of 2nm - lOOOnm and a pitch of 2nm - 500 nm, thereby preparing a micro-nano composite array structure mold;
  • Step 3 Using the PDMS casting film transfer process, the process parameters are adjusted: the temperature is 50-100 ° C, the time is 30 minutes - 2 hours, and the micro-nano composite array structure mold is used as a template to realize the surface micro-nano composite PDMS array 2 -1 PDMS layer 2; 'Step 4: Using the evaporation or sputtering or chemical vapor deposition process, the conductive layer 4 is formed on the surface of the PET layer 1, which is a metal or semiconductor material with good conductivity, such as gold, silver, platinum, Copper, aluminum, titanium, tungsten, etc.; semiconductor materials include indium tin metal oxide (ITO), III-V compound, highly doped silicon, etc., thickness 50nm - 2000nm o ;
  • ITO indium tin metal oxide
  • Step 5 Bonding the PDMS layer 2 to the PET layer 1 by high temperature bonding or physical pressure at room temperature; Step 6: Bonding the PET layer 1 and the PDMS layer 2 with the conductive layer 4 on the surface, the metal film layer 3
  • the PET layer 1 and the PDMS layer 2 bonded structure on the other surface with the conductive layer 4 are assembled and packaged in this order.

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  • Micromachines (AREA)

Abstract

一种微纳集成发电机及制备方法，结构包括导电层（4）、PET层（1）、PDMS（2）层、微纳复合PDMS阵列（2-1）和金属膜层（3），导电层制作于PET层表面；PET层为聚对苯二甲酸乙二醇酯；PDMS层为聚二甲基硅氧烷；微纳复合PDMS阵列制作于PDMS层表面。方法包括：1）通过结合光刻和化学腐蚀或物理刻蚀，在基片上制作微米尺度结构；2）利用无掩膜优化深反应离子刻蚀工艺，在微米尺度结构表面上制作高密度、高深宽比纳米尺度结构；3）利用PDMS铸膜转印工艺，调控工艺参数，以微纳复合阵列结构模具为模板；4）利用蒸发或溅射或化学气相沉积工艺，在PET层表面制作导电层；5）通过高温键合或常温物理施压，将PDMS层与PET层键合；6）将键合结构，金属膜层，键合结构，按依次顺序组装并封装。该发电机和制备方法工艺简单、成本低、产率高、可批量生产。

Description

一种微纳集成发电机及其制备方法
技术领域
本发明涉及微纳集成技术领域， 特别涉及一种微纳集成发电机及其制 备方法。 背景技术
微机电系统 (Micro-electro-mechanical system, MEMS) 自上世纪八 十年代出现以来， 作为一门新兴的、 高新技术的多领域交叉学科， 被誉为 新世纪引领微电子产业发展的新技术革命， 受到国内外广泛关注。 光学微 机电系统 （Opt ical MEMS ). 射频微机电系统 （RF MEMS ) , 生物医学微机电 系统 （Bi o-Medical MEMS ) 和常规微机电系统 （Physi cal MEMS ) 等多个分 支领域蓬勃发展， 据估计 2011年至 2016年， MEMS产业将以 9. 7%的速率飞 速增长， 到 2016年全球 MEMS产业总产值将高达 120亿美元。 但上述 MEMS 系统和器件无一例外地都需要能源供应， 而供能模块通常尺寸较大， 且很 难集成加工， 已经成为限制 MEMS产业快速增长的桎梏。 随着微机电系统尺 寸进一步缩小， 特另 lJ是纳机电系统 （Nano— electro— mechanical system, NEMS ) 的发展， 解决微小尺寸器件和系统， 特别是微米尺度和纳米尺度器 件和系统的可靠供能问题， 已经迫在眉睫。
2006年美国佐治亚理工学院王中林教授研究组利用氧化锌纳米线将机 械能转化成电能， 成功实现了压电式纳米发电机 [Zhongl in Wang, et al. Science, vol. 312, pp. 5771, 2006； Xudong Wang, et al. Science, vol. 316, pp. 5821, 2007； Yong Qin, et al. Nature, vol. 451, pp. 7180, 2008] 随后， 多种结构、 多种压电材料均被提出用于制备实现纳米发电机， 但从机理角度来分， 它们均是压电式纳米发电机 [朱光 等， 纳米发电机及 其制造方法， 中国发明专利， 申请号：201210116881. 4; 李梦轲 等， 一种 纳米发电机， 中国发明专利， 申请号：200910188057. 8; 王中林 等， 纳米 发电机、 纳米发电组件及其自供电系统， 中国发明专利， 申请 号: 201210142387]。 压电式纳米发电机技术成熟， 己经有部分产业应用， 但氧化锌纳米线等压电材料通常是采用自下而上 （Bottom- Up ) 的生长法进 行加工制备， 产率低， 均一性差， 输出小； 且由于纳米线材料本身的脆弱 性， 器件抗疲劳能力差， 使用寿命周期短。
2012年 1月王中林教授研究组提出了一种基于摩擦生电的新型纳米发 电机， 利用 PET和 Kapton材料相互摩擦感应电荷， 电荷分离后形成电压电 流输出。 [Feng- Ru Fan, et al. Nano Energy, vol. 1, pp. 328, 2012] 0 2012年 3年他们提出了基于摩擦生电的纳米发电机的改进结构， 利用 PDMS 替换 Kapton与 PET摩擦发电， 且 PDMS表面制备微米尺度金字塔阵列结构， 增加粗糙度， 从而提高输出 [Feng- Ru Fan, et al. Nano Letters, vol. 12, pp. 3109， 2012]。 但上述结构， 虽材料不同， 但本质上均是以两层薄膜表 面进行摩擦， 且仅有微米尺度结构提高粗糙度， 其最高输出电压 18V， 不能 满足某些微纳系统的供能需求。 发明内容 本发明的目的在于提供一种微纳集成发电机及其制备方法， 采用三层 柔性薄膜构成微型发电机， 利用三种材料对电荷束缚能力梯度差， 本质上 形成串联结构， 从而提高感应电荷累积， 进而提高输出电压电流； 且柔性 薄膜表面通过铸膜转印方式形成高密度微纳复合结构， 极大地增加摩擦表 面粗糙度， 从而进一步提高输出电压电流。 同传统的两层薄膜发电机相比， 该三层结构中间层在每一个循环周期中可以与上下两层薄膜同时摩擦， 提 高摩擦效率并实现了电压输出信号的倍频。 综上， 本发明提出的微纳集成 发电机及其制备方法工艺简单、 成本低、 产率高、 可批量生产， 所有薄膜 结构均具有良好的透光性和生物兼容性， 且所提出新型结构可极大提高输 出。
为达到上述目的， 本发明提供了一种微纳集成发电机， 该结构包括： 导电层、 PET层、 PDMS层、 微纳复合 PDMS阵列和金属膜层， 所述导电层制 作于 PET层表面， 为导电性好的金属或半导体材料； 所述 PET层为聚对苯 二甲酸乙二醇酯 (polyethylene terephthalate ); 所述 PDMS 层为聚二甲 基硅氧烷 （polydimethylsi loxane); 所述微纳复合 P簡 S阵列制作于 PDMS 层表面， 由微米阵列结构和纳米尺度结构构成； 所述金属膜层为铝或其它 具有较强得电子能力的金属如镍、 铜、 银、 金、 铂。 所述的导电性好的金 属为金、 银、 铂、 铜、 铝、 钛、 钨； 所述的半导体材料包括铟锡金属氧化 物 （IT0)、 III- V族化合物、 高掺杂硅。
所述导电层的厚度为 50nm - 2000nm。
所述的 PET层厚度为 50 μ m - 2000 μ m。
所述的 PDMS层厚度为 50 μ m - 2000 μ m。
所述的金属膜层厚度为 20 μ m - 2000 μ m。 所述的微米尺度结构为金字塔形阵列或沟槽栅状阵列或半球形阵列， 特征尺寸为 1μηι-200μπι， 间距 Ιμπι- 50 m; 所述的纳米尺度结构为 纳米筛孔或纳米毛刺， 特征尺寸为 2nm - lOOOnm, 间距 2nm - 500nm。
一种微纳集成发电机的制备方法， 该方法包括：
1)、 通过结合光刻和化学腐蚀或物理刻蚀， 在硅基片或玻璃基片或金 属基片上制作微米尺度结构；
2)、 利用无掩膜优化深反应离子刻蚀工艺， 直接在微米尺度结构表面 上制作高密度高深宽比纳米尺度结构， 从而制备得到微纳复合阵列结构模
3)、 利用 PDMS铸膜转印工艺， 调控工艺参数， 以微纳复合阵列结构 模具为模板， 实现表面具有微纳复合 PDMS阵列的 PDMS层；
4)、利用蒸发或溅射或化学气相沉积工艺， 在 PET层表面制作导电层;
5)、 通过高温键合或常温物理施压， 将 PDMS层与 PET层键合；
6)、 将 PET层与 PDMS层键合结构， 金属膜层， 另一 PET层与 PDMS 层键合结构， 按依次顺序组装并封装。
所述的步骤 2)中所述无掩膜优化深反应离子刻蚀工艺，包括以下步骤: 2.1 )、 采用等离子刻蚀或非等离子刻蚀对基片表面进行粗糙化处理；
2.2)、 对 DRIE设备进行初始化和等离子稳定；
2.3)、 控制所述 DRIE工艺参数， 直接制备高密度高深宽比纳米结构；
2.4)、 DRIE后处理工艺处理表面降低表面能。
所述的 DRIE制备高密度高深宽比纳米尺度结构的工艺参数包括：线圈 功率为 800 W - 900 W; 压强为 20 mTorr - 30 mTorr; 刻蚀气体 SF6流量为 20 sccm - 45 sccm,钝化气体 C4F8或 O2流量为 30 sccm - 50 sccm,其中 SF6 和 C4F8气体流量比为 1: 1-1 :2; 平板功率为 6 W - 12 W; 刻蚀 /钝化时间比 为 10s： 10s - 4s： 4s; 刻蚀 /钝化循环 60-200次。
所述的 DRIE后处理工艺参数包括： 线圈功率为 800 W - 900 W; 压强 为 20 mTorr - 30 mTorr; 刻蚀气体 SF6流量为 0 sccm, 钝化气体 C4F8或 02 流量为 30 sccm - 50 sccm,- 平板功率为 6 W - 12 W;刻蚀 /钝化时间比为 0s： 10s - 0s : 4s; 刻蚀 /钝化循环 1-20次。
所述的步骤 3 ) 中所述工艺参数包括： 温度为 50-100°C， 时间为 30分 钟 -2小时。
所述的微米尺度结构， 包括金字塔形阵列或沟槽栅状阵列或半球形阵 列； 所述的纳米尺度结果， 包括纳米筛孔或纳米毛刺。
相对于现有技术而言， 本发明具有以下优点：
1、本发明提出的微纳集成发电机，与已有两层材料单纯摩擦生电相比， 创新性地提出了三层柔性薄膜的摩擦生电原理， 利用材料束缚电子能力梯 度差， 中间金属层材料在每一个工作周期中与 PDMS层产生两次摩擦， 实 现了输出电压频率的提升。
2、 本发明提出的微纳集成发电机， 由于采用三层薄膜结构， 中间层可 以与上下两层薄膜同时摩擦， 与已有两层薄膜单面摩擦相比， 极大地提高 了摩擦效率和有效摩擦面积， 从而极大地提高了其输出。
3、 本发明提出的微纳集成发电机制备方法， 利用所开发的无掩膜优化 深反应离子刻蚀工艺， 并结合铸膜转印工艺， 可以大批量大面积制备实现 微纳复合 PDMS薄膜， 极大地提高了薄膜粗糙度， 从而提高摩擦效率， 提 高输出电压电流， 且工艺简单， 成本低廉， 易于产业化。 附图说明
图 1为本发明的微纳集成发电机结构示意图。
图 2 ( a) 为本发明的微纳集成发电机实物图。
图 2 (b ) 为本发明的横截面扫描电镜照片。
图 3 ( a) 为本发明的微纳复合 PDMS阵列扫描电镜照片金字塔阵列。
图 3 (b ) 为本发明的微纳复合 PDMS阵列扫描电镜照片沟槽栅状阵列。 图 4为本发明的微纳集成发电机测试结果图。 具体实施方式
下面结合实施例进一步描述本发明。 本发明的范围不受这些实施例的 限制， 本发明的范围在权利要求书中提出。
下面结合附图 1-图 4阐述本发明提供的一种微纳集成发电机及其制备 方法的具体步骤。
参照图 1， 图 1为本发明的微纳集成发电机结构示意图， 其结构包括： PET层 1， PDMS层 2， 微纳复合 PDMS阵列 2-1， 金属膜层 3， 导电层 4。 参照图 2 ,图 2为本发明的微纳集成发电机实物图及扫描电镜照片；图 3 ( a) 为本发明的微纳复合 PDMS阵列扫描电镜照片金字塔阵列，图 3 (b) 为本发 明的微纳复合 PDMS阵列扫描电镜照片沟槽栅状阵列； 图 4为本发明的微纳 集成发电机测试结果图。 则图 1所示结构的制备步骤如下：
步骤 1 : 通过结合光刻和化学腐蚀或物理刻蚀， 在硅基片或玻璃基片或金属 基片上制作微米尺度结构， 包括金字塔形阵列或沟槽栅状阵列或半球形阵 列， 特征尺寸为 l m - 200 m, 间距 1 μ m - 50 u m;
步骤 2: 利用无掩膜优化深反应离子刻蚀工艺， 直接在微米尺度结构表面上 制作高密度高深宽比纳米尺度结构， 包括纳米筛孔或纳米毛刺， 特征尺寸 为 2nm - lOOOnm, 间距 2nm - 500nm, 从而制备得到微纳复合阵列结构 模具；
步骤 3 : 利用 PDMS铸膜转印工艺， 调控工艺参数： 温度为 50- 100°C， 时间 为 30分钟 -2小时， 以微纳复合阵列结构模具为模板， 实现表面具有微纳复 合 PDMS阵列 2-1的 PDMS层 2 ; ' 步骤 4 : 利用蒸发或溅射或化学气相沉积工艺， 在 PET层 1表面制作导电 层 4， 为导电性好的金属或半导体材料， 金属如金、 银、 铂、 铜、 铝、 钛、 钨等； 半导体材料包括铟锡金属氧化物 （ITO )、 III-V族化合物、 高掺杂 硅等， 厚度为 50nm - 2000nmo ;
步骤 5: 通过高温键合或常温物理施压， 将 PDMS层 2与 PET层 1键合； 步骤 6 :将表面附有导电层 4的 PET层 1与 PDMS层 2键合结构，金属膜层 3， 另一表面附有导电层 4的 PET层 1与 PDMS层 2键合结构， 按依次顺序组装 并封装。
以上对本发明所提供的一种微纳集成发电机及其制备方法进行了详细 介绍， 以上参照附图对本申请的示例性的实施方案进行了描述。 本领域技 术人员应该理解， 上述实施方案仅仅是为了说明的目的而所举的示例， 而 不是用来进行限制， 凡在本申请的教导和权利要求保护范围下所作的任何 修改、 等同替换等， 均应包含在本申请要求保护的范围内。

Claims

权利要求书
1. 一种微纳集成发电机， 其特征在于,该结构包括： 导电层、 PET层、 PDMS 层、 微纳复合 PDMS阵列和金属膜层， 所述导电层制作于 PET层表面， 为导 电性好的金属或半导体材料； 所述 PET 层为聚对苯二甲酸乙二醇酯
( polyethylene terephthalate )； 所述 PDMS 层为聚二甲基硅氧垸 (polydimethylsiloxane ); 所述微纳复合 PDMS阵列制作于 PDMS层表面， 由微米阵列结构和纳米尺度结构构成； 所述金属膜层为具有强得电子能力 的金属， 将 PET层与 PDMS层键合结构， 金属膜层， 另一 PET层与 PDMS层 键合结构， 按依次顺序组装并封装。
2. 根据权利要求 1所述的一种微纳集成发电机， 其特征在于， 所述的导电 性好的金属为金、 银、 铂、 铜、 铝、 钛、 钨； 所述的半导体材料包括铟锡 金属氧化物（ΙΤ0)、 ΠΙ- V族化合物、 高掺杂硅； 所述具有强得电子能力的 金属包括铝、 镍、 铜、 银、 金、 铂。
3. 根据权利要求 1所述的一种微纳集成发电机， 其特征在于， 所述导电层 的厚度为 50nm - 2000nmo
4. 根据权利要求 1所述的一种微纳集成发电机， 其特征在于， 所述的 PET 层厚度为 50 μ πι - 2000 μ πΐο
5. 根据权利要求 1所述的一种微纳集成发电机， 其特征在于， 所述的 PDMS 层厚度为 50 μ πι - 2000 m o
6. 根据权利要求 1所述的一种微纳集成发电机， 其特征在于， 所述的金属 膜层厚度为 20 μ πι - 2000 u m o
7. 根据权利要求 1所述的一种微纳集成发电机， 其特征在于， 所述的微米 尺度结构为金字塔形阵列或沟槽栅状阵列或半球形阵列， 特征尺寸为 ΐ μ ιπ
― 200 μ πι, 间距 Ι μ πι - 50 U rn; 所述的纳米尺度结构为纳米筛孔或纳米 毛刺， 特征尺寸为 2nm - lOOOnm, 间距 2nm - 500nm。
8. 根据权利要求 1所述的一种微纳集成发电机的制备方法， 其特征在于， 该方法包括：
1 )、 通过结合光刻和化学腐蚀或物理刻蚀， 在硅基片或玻璃基片或金属基 片上制作微米尺度结构；
2 )、 利用无掩膜优化深反应离子刻蚀工艺， 直接在微米尺度结构表面上制 作高密度高深宽比纳米尺度结构， 从而制备得到微纳复合阵列结构模具；
3)、 利用 PDMS铸膜转印工艺， 调控工艺参数， 以微纳复合阵列结构模具为 模板， 实现表面具有微纳复合 PDMS阵列的 PDMS层；
4 )、 利用蒸发或溅射或化学气相沉积工艺， 在 PET层表面制作导电层；
5 )、 通过高温键合或常温物理施压， 将 PDMS层与 PET层键合；
6)、 将 PET层与 PDMS层键合结构， 金属膜层， 另一 PET层与 PDMS层键合 结构， 按依次顺序组装并封装。
9. 根据权利要求 8所述的一种微纳集成发电机的制备方法， 其特征在于， 所述的步骤 2) 中所述的无掩膜优化深反应离子刻蚀工艺， 包括以下步骤： 2. 1 )、 采用等离子刻蚀或非等离子刻蚀对基片表面进行粗糙化处理；
2. 2 ) , 对 DRIE设备进行初始化和等离子稳定；
2. 3)、 控制所述 DRIE工艺参数， 直接制备高密度高深宽比纳米结构；
2. 4)、 DRIE后处理工艺处理表面降低表面能。
10. 根据权利要求 8 所述的一种微纳集成发电机的制备方法， 其特征在 于， 所述的 DRIE制备高密度高深宽比纳米尺度结构的工艺参数包括 .· 线圈 功率为 800 W - 900 W; 压强为 20 mTorr ― 30 mTorr; 刻蚀气体 SF6 流量为 20 sccm - 45 sccm, ,屯化气体 C.,FS或 02流量为 30 sccm - 50 sccm， 其中 SF^D C4FS气体流量比为 1 : 1 - 1 : 2 ; 平板功率为 6 W - 12 W; 刻蚀 / 钝化时间比为 10s ： 10s ― 4s ： 4s ; 刻蚀 /钝化循环 60- 200次。
11. 根据权利要求 8所述的一种微纳集成发电机的制备方法， 其特征在 于， 所述的 DRIE后处理工艺参数包括： 线圈功率为 800 W - 900 W; 压强 为 20 mTorr - 30 mTorr; 刻蚀气体 SF6流量为 0 sccra, 钝化气体（^8或 02流量为 30 sccm - 50 seem; 平板功率为 6 W - 12 W; 刻蚀 /钝化时间 比为 0s ： 10s - 0s ： 4s ; 刻蚀 /钝化循环 1-20次。
12. 根据权利要求 8 所述的一种微纳集成发电机的制备方法， 其特征在 于， 所述的步骤 3 ) 中所述工艺参数包括： 温度为 50-100Ό， 时间为 30分 钟- 2小时。
13. 根据权利 8所述的一种微纳集成发电机的制备方法， 其特征在于， 所述的微米尺度结构， 包括金字塔形阵列或沟槽栅状阵列或半球形阵列； 所述的纳米尺度结果， 包括纳米筛孔或纳米毛刺。
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