Biochimie & Biochimie Analytique

Abstrait

Efficacité piézoélectrique liée à la taille nanométrique dans un grand film mince de ZnO, potentiel pour une application aux dispositifs médicaux auto-alimentés

YuTong Li, Zhiqang Gao, Wei Wei Qin, Qiu Jun Wen, Ma Xian Jun, Wei Du, Xiaoqiang Chen, Hu Xue Feng et Wei Zhang

Des films ZnO piézoélectriques de grande surface avec différentes tailles de grains ont été synthétisés par une technique sol-gel en utilisant différentes températures de recuit de 550 à 700°C. L'efficacité piézoélectrique (PE) de ces films déposés est caractérisée par microscopie à force piézoélectrique (PFM). Tous les films synthétisés présentent une structure cristalline. La largeur de la courbe de roche de [0002] caractérisée par diffraction des rayons X diminue avec la température de recuit, ce qui suggère qu'un film ZnO mieux orienté selon l'axe c se forme à une température de recuit plus élevée. On a constaté que la taille des grains des films développés augmente continuellement de 20 à 60 nm lorsque les températures de recuit augmentent de 550 à 700°C. L'efficacité piézoélectrique (PE, d33) des films présente une forte dépendance à la taille des grains, c'est-à-dire que le PE augmente initialement avec la température de recuit, puis diminue avec une nouvelle augmentation de la température de recuit. La valeur PE maximale apparaît dans le film recuit à 650°C. Les propriétés piézoélectriques particulières (d33) peuvent s'expliquer par la compétition entre le cristallin, qui favorise un d33 plus grand en raison de la polarisation dipolaire renforcée, et la taille des grains, qui entraîne une libération de force piézoélectrique à grande taille de grain en raison de la taille et du mouvement des parois du domaine.