양면 고분자 표면 나노구조의 전기적 특성

결과 및 토론

서로 다른 표면 나노구조에 대한 전기적 특성은 서로 다른 외부 압력에서 그림 4에 나와 있습니다. 격자 및 나노기둥 어레이의 출력 개방 전압과 단락 전류는 그림 4에 나와 있습니다. 알 수 있는 바와 같이 표면 나노구조의 전기적 특성의 강도는 압력에 크게 의존합니다. 격자 및 나노기둥 어레이에서도 유사한 현상을 찾을 수 있습니다. 10 s 이내의 압력에 따른 개방전압 및 단락전류 변화를 측정한다. 측정 결과는 격자 및 나노기둥 어레이의 전기적 특성이 서로 다른 힘 의존성을 나타냄을 나타냅니다. 격자 구조의 개방 전압은 힘에 따라 천천히 증가하지만 단락 전류는 그림 4a 및 b와 같이 힘에 따라 분명히 증가합니다. 대조적으로, 나노기둥 어레이의 전기적 특성은 그림 4c 및 d와 같이 개방 전압과 단락 전류가 동시에 압력에 따라 크게 증가하기 때문에 더 잘 나타납니다. 그러나 힘이 30.5 N에서 42.6 N으로 증가할 때 개방 회로 전압은 변하지 않지만 단락 전류는 여전히 증가합니다. 따라서 실험 결과는 복잡한 2차원 나노기둥이 1차원 격자 구조보다 전기적 성능이 더 우수함을 보여줍니다.

표면 나노구조의 전기적 특성. 격자에 대한 결과(a , b ) 및 나노기둥 어레이(c , d )가 표시됩니다.

나노기둥 어레이의 전기적 특성을 추가로 분석하기 위해 랜덤, 정사각형, 육각형과 같은 나노기둥의 다양한 배열과 모양을 측정하고, 다양한 나노기둥 배열의 SEM 이미지를 그림 5에 나타내었다. 랜덤 및 정사각형 배열 나노기둥은 희박하다. 그림 5a 및 b에 분포되어 있으며 원형 나노기둥의 직경은 각각 약 300 nm 및 400 nm입니다. 직경이 약 400 nm인 육각형 배열과 모양의 나노기둥이 그림 5c에 밀집되어 있습니다. 육각형 배열 나노기둥의 한 부분의 배율은 그림 5d에 나와 있습니다. 나노기둥 상단에는 날카로운 팁이 있고 나노기둥 사이에는 50nm 미만의 분해능 나노갭이 있으며 이는 나노크기 피라미드 특징과 유사합니다.

3개의 나노기둥 어레이의 SEM 이미지. 무작위(a ) 및 정사각형 배열(b ) 원형 나노기둥, 육각형 배열 및 모양 나노기둥 배열(c ) 및 육각형 나노기둥의 확대 이미지(d )가 표시됩니다.

다양한 나노기둥 샘플에 대한 힘에 따른 전기적 성능 곡선은 그림 6에 나와 있습니다. 검정, 빨강 및 파랑 곡선은 각각 정사각형, 무작위 및 육각형 배열 나노기둥을 나타냅니다. 결과는 세 종류의 나노 기둥에 대한 개방 전압과 단락 전류가 압력에 따라 급격히 증가함을 나타냅니다. 대조적으로, 육각형 배열과 모양의 나노기둥 어레이는 가장 강하게 증가(파란색 곡선)되고 전기적 특성이 가장 좋습니다. 힘이 20 N 및 25 N 미만일 때 임의의 나노 기둥(빨간색 곡선)의 개방 전압 및 단락 전류가 정사각형 배열 나노 기둥 어레이(검은색 곡선)의 개방 회로 전압 및 단락 전류보다 크며 상황이 반환됩니다. 힘이 계속 증가함에 따라. 한 가지 주요 이유는 육각형 배열이 피라미드 형상과 유사한 더 높은 해상도(sub-50 nm) 날카로운 팁과 간격을 포함하는 최대 표면 거칠기와 마찰 접촉 영역을 제공할 수 있다는 것입니다. 여기서 표면 거칠기는 주로 피처 크기에 따라 달라지는 웨이퍼 표면 평활도 특성화 매개변수와 다릅니다. 육각형 나노기둥의 직경은 다른 것과 유사하지만 50nm 미만의 간격, 날카로운 모서리 및 모서리는 표면 마찰 거칠기와 접촉 면적을 증가시켜 전력 출력을 증가시킵니다. 힘이 35 N보다 크면 그림 6a와 같이 개방 전압 곡선이 부드러워지지만 3가지 나노 기둥에 대한 단락 전류는 그림 6b와 같이 여전히 증가하고 있음을 발견했습니다. 이는 힘에 따라 전기적 특성이 계속 증가함을 나타내며, 힘이 약 40 N 이상일 때 증가가 완만해집니다.

개방 회로 전압(a ) 및 단락 전류(b )

실험 결과는 약 40 N의 외부 압력이 육각형 나노기둥 어레이가 전기적 특성을 향상시키는 데 적절한 힘임을 보여줍니다. 너무 많은 압력이 나노구조 샘플을 파괴할 수 있기 때문입니다. 이 연구는 다른 전기적 또는 광학적 특성에 대한 추가 조사의 기초를 제공할 수 있습니다.

이 기사에서는 양면 표면 나노 구조를 가진 샘플을 측정합니다. 표면 나노구조의 전기적 특성 측정 메커니즘은 양면 표면 나노구조가 더 나은 전기적 성능을 나타냄을 나타냅니다.