制備了一種基于MoS₂/Graphene復合納米材料嵌入式電子接收層的摩擦納米發(fā)電機（TENG）,研究了不同電子接收層對TENG輸出電壓響應、頻率響應及負載響應等參數(shù)的影響,并探討了相關增強機制。在5 Hz的工作頻率下,相比沒有電子接收層的TENG,嵌入電子接收層的TENG的輸出電壓提升了3～8倍。在最佳外部負載阻抗的情況下,電子接收層為MoS₂/Graphene的TENG（TENG-M/G）的最大輸出功率是電子接收層為聚酰亞胺膜的TENG（TENG-PI）的23倍。通過分析轉(zhuǎn)移電荷量的差異,探討了不同電子接收層的TENG輸出差異性的原因。為了進一步驗證實驗結(jié)果,制作了摻雜不同PI膜作柵絕緣層的金屬-絕緣體-半導體（MIS）器件,通過分析其在1 kHz下的C-V特性曲線,探討了造成TENG輸出差異性的內(nèi)部機制及MoS₂/Graphene復合材料在TENG中的電荷捕獲作用。 

【文章來源】：華南理工大學學報(自然科學版). 2020年10期 第113-119+128頁 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

TENG的結(jié)構

用圖7的能帶示意圖來定性地解釋觀察到的C-V特性。當?shù)撞康难趸熷a(ITO)電極電壓為零時,MoS2/Graphene復合材料中沒有電子被捕獲,如圖7(a)所示,當向底部的ITO電極施加正向偏壓時,電子從ZnO導帶底注入到PI膜的最低未占分子軌道(LUMO能級),隨后被MoS2/Graphene復合材料所捕獲。此時基于MoS2/Graphene復合材料的柵絕緣層表現(xiàn)出電離受主的狀態(tài),使得在底部的ITO電極施加的正向偏壓呈增大趨勢,也從側(cè)面反映了MoS2/Graphene復合材料在TENG中表現(xiàn)出對電子的捕獲能力[28]。3 結(jié)語

圖3(a)是MoS2粉末和MoS2/Graphene復合材料的拉曼光譜圖。MoS2粉末中明顯存在著E 2g 1 峰(382 cm-1)和A1g峰(408 cm-1),這兩種振動模式已經(jīng)被報道過[17]。剝離后的MoS2/Graphene復合物的E 2g 1 峰在383 cm-1處,相對于MoS2二硫化鉬塊體粉末的E 2g 1 峰紅移1 cm-1,A1g峰出現(xiàn)在405 cm-1處,相對于MoS2塊體粉末的A1g峰藍移3 cm-1。剝離后的MoS2/Graphene復合物的E 2g 1 峰和A1g峰的寬度相比MoS2粉體的也有所增加。Li等[18]的研究中發(fā)現(xiàn),剝離后MoS2的E 2g 1 峰和A1g峰峰值頻率可以用于識別MoS2薄片的層數(shù)。當MoS2層數(shù)增加時,MoS2的E 2g 1 峰表現(xiàn)出紅移現(xiàn)象,A1g峰則出現(xiàn)藍移。這是因為MoS2層數(shù)增加時,原子層間的范德華力抑制了原子振動,導致更高的力常數(shù),從而使A1g峰藍移。而E 2g 1 峰的紅移可能是層數(shù)增加導致的結(jié)構性變化對原子振動的影響[19]。根據(jù)E 2g 1 峰和A1g峰峰值頻率與MoS2層數(shù)的關系可以斷定,所制備的MoS2/Graphene復合物中的MoS2納米片為單層和少數(shù)層的混合體,這與SEM結(jié)果顯示的MoS2片層結(jié)構相符。圖2 剝離前后的Mo S2及Graphene的SEM圖


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