Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cảm biến áp suất tích hợp nhạy cao với mạng lưới ống nano carbon theo phương ngang
Tóm tắt
Bài báo này trình bày một mạng lưới ống nano carbon được chức năng hóa và định hướng theo phương ngang như một phần tử cảm biến nhằm nâng cao độ nhạy của cảm biến áp suất. Nghiên cứu tổng hợp các ống nano định hướng theo phương ngang từ chất xúc tác AuFe và quá trình phủ chúng lên một nền linh hoạt cơ học thông qua in chuyển. Việc hình thành ống nano trên các nền Si (100) được oxy hóa nhiệt qua quá trình lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma kiểm soát độ phủ và định hướng của ống nano trên nền linh hoạt. Những ống nano này có thể được chuyển đơn giản sang nền linh hoạt mà không làm thay đổi cấu trúc vật lý của chúng. Khi được thử nghiệm trong khoảng áp suất từ 0 đến 50 kPa, hiệu suất của cảm biến áp suất chế tạo đạt đến khoảng 1.68%/kPa, cho thấy độ nhạy cao đối với sự thay đổi nhỏ của áp suất. Độ nhạy như vậy có thể được sinh ra từ sự tiếp xúc nhẹ ở các ống nano cô lập. Việc hình thành ống nano này, ngược lại, nâng cao sự điều chỉnh của tiếp xúc và khoảng cách hầm của các ống nano khi mạng lưới bị biến dạng. Do đó, mạng lưới ống nano carbon định hướng theo phương ngang có tiềm năng lớn như một phần tử cảm biến cho các cảm biến trong suốt trong tương lai.
Từ khóa
#ống nano carbon #cảm biến áp suất #độ nhạy #in chuyển #chất xúc tác AuFe #oxy hóa nhiệt #lắng đọng hơi hóa họcTài liệu tham khảo
Odom TW, Huang JL, Kim P, Lieber CM: Structure and electronic properties of carbon nanotubes. J Phys Chem B 2000, 104: 2794–2809. 10.1021/jp993592k
Tombler TW, Zhou C, Alexseyev L, Kong J, Dai H, Liu L, Jayanthi CS, Tang M, Wu SY: Reversible electromechanical characteristics of carbon nanotubes under local-probe manipulation. Nature 2000, 405: 769–772. 10.1038/35015519
Avouris P, Chen J: Nanotube electronics and optoelectronics. Mater Today 2006, 9: 46–54.
Stampfer C, Jungen A, Linderman R, Obergfell D, Roth S, Hierold C: Nano-electromechanical displacement sensing based on single-walled carbon nanotubes. Nano Lett 2006, 6: 1449–1453. 10.1021/nl0606527
Hierold C, Jungen A, Stampfer C, Helbling T: Nano electromechanical sensors based on carbon nanotubes. Sens Act A 2007, 136: 51–61. 10.1016/j.sna.2007.02.007
Helbling T, Roman C, Durrer L, Stampfer C, Hierold C: Gauge factor tuning, long-term stability, and miniaturization of nanoelectromechanical carbon-nanotube sensors. IEEE Trans Elec Dev 2011, 58: 4053–4060.
Yang X, Zhou ZY, Wu Y, Zhang J, Zhang YY: A carbon nanotube-based sensing element. Optoelectron Lett 2007, 3: 81–84. 10.1007/s11801-007-7023-1
Park CS, Kang BS, Lee DW, Choi YS: Single carbon fiber as a sensing element in pressure sensors. Appl Phys Lett 2006, 89: 223516. 10.1063/1.2399344
Stampfer C, Helbling T, Obergfell D, Schoberle B, Tripp MK, Jungen A, Roth S, Bright M, Hierold C: Fabrication of single-walled carbon-nanotube-based pressure sensors. Nano Lett 2006, 6: 233–237. 10.1021/nl052171d
Bsoul A, Ali MSM, Takahata K: Piezoresistive pressure sensor using vertically aligned carbon-nanotube forests. Electron Lett 2011, 47: 807–808. 10.1049/el.2011.1498
Park S, Vosquerichian M, Bao Z: A review of fabrication and applications of carbon nanotube film-based flexible electronics. Nanoscale 2013, 5: 1727–1752. 10.1039/c3nr33560g
Meitl MA, Zhou Y, Gaur A, Jeon S, Usrey ML, Strano MS, Rogers JA: Solution casting and transfer printing single-walled carbon nanotube films. Nano Lett 2004, 4: 1643–1647. 10.1021/nl0491935
Thanh QN, Jeong H, Kim J, Kevek JW, Ahn YH, Lee S, Minot ED, Park JY: Transfer-printing of as-fabricated carbon nanotube devices onto various substrates. Adv Mater 2012, 24: 4499–4504. 10.1002/adma.201201794
Cheung CL, Kurtz A, Park H, Lieber CM: Diameter-controlled synthesis of carbon nanotubes. J Phys Chem B 2002, 106: 2429–2433. 10.1021/jp0142278
Lu C, Liu J: Controlling the diameter of carbon nanotubes in chemical vapor deposition method by carbon feeding. J Phys Chem B 2006, 110: 20254–20257. 10.1021/jp0632283
Bower C, Zhu W, Jin S, Zhou O: Plasma-induced alignment of carbon nanotubes. Appl Phys Lett 2000, 77: 830–832. 10.1063/1.1306658
Nessim GD, Hart AJ, Kim JS, Acquaviva D, Oh J, Morgan CD, Seita M, Leib JS, Thompson CV: Tuning of vertically-aligned carbon nanotube diameter and areal density through catalyst pre-treatment. Nano Lett 2008, 8: 3587–3593. 10.1021/nl801437c
Moulton K, Morrill NB, Konneker AM, Jensen BD, Vanfleet RR, Allred DD, Davis RC: Effect of iron catalyst thickness on vertically aligned carbon nanotube forest straightness for CNT-MEMS. J Micromech Microeng 2012, 22: 055004. 10.1088/0960-1317/22/5/055004
Bower C, Zhou O, Zhu W, Werder DJ, Jin S: Nucleation and growth of carbon nanotubes by microwave plasma chemical vapour deposition. Appl Phys Lett 2000, 77: 2767–2679. 10.1063/1.1319529
Zhu L, Sun Y, Hess DW, Wong CP: Well-aligned open-ended carbon nanotube architectures: an approach for device assembly. Nano Lett 2006, 6: 243–247. 10.1021/nl052183z
Su CC, Li CH, Chang NK, Gao F, Chang SH: Fabrication of high sensitivity carbon microcoil pressure sensors. Sensors 2012, 12: 10034–10041. 10.3390/s120810034
Lim C, Lee K, Choi E, Kim A, Kim J, Lee SB: Effect of nanoscale surface texture on the contact-pressure-dependent conduction characteristics of a carbon-nanotube thin-film tactile pressure sensor. J Korean Phys Soc 2011, 58: 72–76. 10.3938/jkps.58.72