单晶ZnO纳米弹簧压电性能的仿真研究

ZnO作为一种重要的压电半导体材料,在传感器、执行器、能量捕获及储能等压电电子学和压电光电子学领域发挥着关键作用。单晶ZnO纳米弹簧是诸多ZnO的纳米结构之一。为了解ZnO不同纳米弹簧中的压电电势,通过仿真软件建立了一系列基于无形变单晶ZnO纳米弹簧的仿真模型,比较了ZnO纳米弹簧与纳米线在相同长度内的压电电势和位移,分析了匝数、ZnO纳米螺旋的主要半径对压电电势分布和位移的影响:相同长度的ZnO纳米弹簧和纳米线在相同力作用下,分别获得约6.4 nm和0.02 nm的位移;随着匝数的增加,ZnO纳米弹簧的压电电势从0.26 V增加到1.80 V,位移从2.9 nm增加到8.2 nm。结果表明:ZnO纳米弹簧较纳米线具有更为突出的压电特性,是制备如纳米发电机、执行器和纳米传感器等压电纳米器件的理想材料。