鐵電納米鏈的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵電材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鐵電納米鏈的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]能源危機(jī)是當(dāng)前世界各國(guó)面臨的重大難題，開(kāi)發(fā)可再生能源是緩解該問(wèn)題的有效途徑。在眾多可再生能源中，太陽(yáng)能因其具有資源豐富、分布廣泛、清潔干凈等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞。光伏發(fā)電是開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能的一種主要形式，其原理是利用光生伏特效應(yīng)制成光伏電池，將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)換成電能。光伏電池主要分為硅、銅銦砸、砷化鎵、碲化鎘以及聚合物光伏電池等。現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)的薄膜太陽(yáng)能電池存在轉(zhuǎn)換效率低、穩(wěn)定性差、生產(chǎn)成本比較高等缺點(diǎn)。要想改變以上缺點(diǎn)，可以通過(guò)提高薄膜的制備工藝和技術(shù)參數(shù)，或者提高光的利用效率。第一種方法面臨研發(fā)周期長(zhǎng)、成本高、技術(shù)困難等問(wèn)題，因此，提高光的利用效率是提高轉(zhuǎn)換效率的重要手段，顯得十分必要。要想提高太陽(yáng)光的利用率，可以通過(guò)提高薄膜對(duì)太陽(yáng)光的吸收率，而增加薄膜的厚度可以做到這點(diǎn)。但是，薄膜厚度越厚，勢(shì)必會(huì)降低太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性，同時(shí)也會(huì)增加光生載流子的復(fù)合率，降低轉(zhuǎn)換效率。由于納米線(納米鏈)具有一系列薄膜所不具備的性質(zhì)，例如其具有對(duì)光高的吸收率、低的復(fù)合率，此外在納米線(納米鏈)的一端具有較強(qiáng)的電場(chǎng)(類似于針尖附近的電場(chǎng))，因此對(duì)光生載流子具有較高的搜集效率。因此制備出高質(zhì)量的、具備特定的織構(gòu)、較低的缺陷、較高的純度(高的主相比例)的納米線(納米鏈)是提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的有效手段。因此，如何制備出具有特定織構(gòu)、高純度的太陽(yáng)能電池用的納米線(納米鏈)就顯得十分必要。
[0003]目前納米線及其制備方法的不足之處:
[0004]目前制備納米線的方法主要包水熱法，電化學(xué)法，溶膠-凝膠法，直接沉淀法，氣相沉積法。不管哪種方法，都很難獲得具有特定取向的納米線，而且制備過(guò)程比較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有特定取向的鐵電納米鏈的制備方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種鐵電納米鏈的制備方法，該方法按以下步驟進(jìn)行:
[0008]步驟I)制備容器
[0009]取耐高溫材料制成的基片，在基片的邊緣固定圍壁，得到容器，所述圍壁的燃燒/分解溫度低于鐵電材料的燃燒/分解溫度；
[0010]步驟2)制備磁電性液體
[0011 ] 取核殼結(jié)構(gòu)納米微粒、親油性表面活性劑、油性基液，所述核殼結(jié)構(gòu)納米微粒的核心為磁性微粒，核殼結(jié)構(gòu)納米微粒的包殼為鐵電性微粒，將核殼結(jié)構(gòu)納米微粒、親油性表面活性劑、油性基液均勻混合，得到磁電性液體，將磁電性液體加入容器中；
[0012]步驟3)制備鐵電納米鏈
[0013]對(duì)容器施加磁場(chǎng)，得到沿著磁場(chǎng)方向的鐵電納米鏈，施加磁場(chǎng)的同時(shí)烘烤容器，烘干油性基液、親油性表面活性劑之后煅燒容器，燃燒/分解掉容器的圍壁后，得到鐵電納米鏈。
[0014]為了便于測(cè)量鐵電納米鏈的電學(xué)性質(zhì)，優(yōu)選地，步驟I)中，所述基片采用導(dǎo)電材料制成；或者，所述基片采用絕緣材料制成，然后在基片上制備下電極。
[0015]為了在較低的溫度下燃燒掉圍壁，優(yōu)選地，步驟I)中，所述圍壁的材料采用塑料。
[0016]為了便利地將圍壁固定在基片上，優(yōu)選地，步驟I)中，所述圍壁粘接固定在基片上。
[0017]為了保證基液在烘烤時(shí)不會(huì)燃燒，優(yōu)選地，步驟2)中，所述油性基液為硅油、十二烷基苯、聚丁烯油中的至少一種。
[0018]為了保證表面活性劑的親油性能，優(yōu)選地，步驟2)中，所述親油性表面活性劑為油酸。
[0019]為了將核殼結(jié)構(gòu)納米微粒、親油性表面活性劑、油性基液均勻混合，優(yōu)選地，步驟
2)中，核殼結(jié)構(gòu)納米微粒、親油性表面活性劑、油性基液的混合方法為:首先，將核殼結(jié)構(gòu)納米微粒與親油性表面活性劑均勻混合，然后，將核殼結(jié)構(gòu)納米微粒、親油性表面活性劑的混合物加入油性基液中，然后，將核殼結(jié)構(gòu)納米微粒、親油性表面活性劑、油性基液的混合物裝進(jìn)密封瓶?jī)?nèi)，最后，將密封瓶放在搖床上進(jìn)行搖動(dòng)，使核殼結(jié)構(gòu)納米微粒均勻的分散到油性基液中。
[0020]優(yōu)選地，所述核殼結(jié)構(gòu)納米微粒為磁-電核殼結(jié)構(gòu)的CFO-BTO納米微粒。
[0021]優(yōu)選地，所述磁-電核殼結(jié)構(gòu)的CFO-BTO納米微粒采用溶膠-凝膠法制備。
[0022]為了方便燒蝕掉圍壁，優(yōu)選地，步驟3)中，烘干油性基液、親油性表面活性劑之后去掉磁場(chǎng)，然后煅燒容器。
[0023]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0024]1、制備方法簡(jiǎn)單，只需要將里面具有磁性，外層具有鐵電性的核殼結(jié)構(gòu)微粒分散在一定的基液里面，形成懸浮液。對(duì)懸浮液施加磁場(chǎng)使得鐵電微粒形成鏈狀。
[0025]2、在磁場(chǎng)作用下，具有磁、鐵電性的微粒能夠發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，而且由于在液體中，所以磁場(chǎng)會(huì)比較小，由于布朗運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)下的轉(zhuǎn)向更容易。在固體中需要施加相對(duì)較大的電場(chǎng)才能讓改變極化方向，電場(chǎng)太大容易造成樣品被擊穿。
[0026]3、通過(guò)改變磁場(chǎng)的大小、方向、梯度大小，就可以很容易的調(diào)控鐵電納米鏈的長(zhǎng)短粗細(xì)。
[0027]4、磁場(chǎng)是非接觸的場(chǎng)，具有遠(yuǎn)程控制的能力，可以使得儀器小型化。集成化。如果用磁鐵，則不需要電源，節(jié)省能量。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本發(fā)明實(shí)施例步驟I)第2步的示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明實(shí)施例步驟2)第3步的示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明實(shí)施例步驟3)第I步的示意圖；
[0031]圖4為本發(fā)明實(shí)施例步驟3)第2步的示意圖；
[0032]圖5為CFO-BFO核殼結(jié)構(gòu)粉末的透射電鏡圖；
[0033]圖6為CFO-BFO核殼鐵電納米鏈的掃描電鏡圖。
[0034]附圖中，I為下電極，2為圍壁，3為核殼結(jié)構(gòu)納米微粒，4為基液，5為鐵電納米鏈。
【具體實(shí)施方式】
[0035]實(shí)施例
[0036]步驟I)制備容器
[0037]第I步:電極的制備:
[0038]制備下電極，只是為了測(cè)量鐵電納米鏈的電學(xué)性質(zhì)，如果僅僅是制備出納米鏈的話，可以不用電極。又或者，不用制備下電極，導(dǎo)電的基片也可以起下電極的作用。
[0039]以脈沖激光沉積法為例，也可以是其它方法，例如磁控濺射、溶膠-凝膠法等。以Laa7Sra3MnO#為下電極為例，也可以是其它材料，例如導(dǎo)電氧化物ΙΤ0，Laa5Sra5Co03等或者金屬，Au，Pt，Ag等。首先在SrT13基片(當(dāng)然也可以是其它類型的基片，硅片、玻璃等)分別在丙酮、酒精中用超聲波進(jìn)行清洗，晾干；用砂紙將基片臺(tái)進(jìn)行打磨，并清洗干凈，將晾干的基片用導(dǎo)熱銀膠粘在基片臺(tái)上，然后根據(jù)所需要電極的形狀、大小、個(gè)數(shù)用相應(yīng)的掩膜版擋住基片。晾干后放入腔體中加熱臺(tái)上，開(kāi)始抽真空。待氣壓抽到10 4Pa時(shí)，開(kāi)始加熱基片臺(tái)。注意應(yīng)緩慢加熱，一般加熱到700°C需要90分鐘左右。達(dá)到目標(biāo)溫度后，用擋板將基片擋住，并通入所需氣體到一定壓強(qiáng)。設(shè)定激光的能量和頻率參數(shù)，進(jìn)行預(yù)濺射以去掉Laa7Sra3MnO3薄膜(這里以Laa7Sra3MnO3:簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)SMO為例作為測(cè)量光伏效應(yīng)的下電極，也可以選擇其他導(dǎo)電薄膜)表面的污物，使薄膜露出新鮮的表面，預(yù)濺射時(shí)間一般為2?5分鐘；預(yù)濺射過(guò)程中，調(diào)整激光光路、靶距等參數(shù)，以使羽輝末端與基片臺(tái)相切。轉(zhuǎn)動(dòng)基片臺(tái)及薄膜，并使激光在X、Y方向來(lái)回掃描；待溫度、氣壓穩(wěn)定之后，移開(kāi)擋板，進(jìn)行沉積。根據(jù)所需的薄膜厚度選擇合適的沉積時(shí)間，沉積結(jié)束之后，按照需要充入一定的氣體并緩慢降溫。
[0040]第2步:容器的制備。如圖1所示，將制備好電極的基片通過(guò)AB膠、502膠水等，從四周用有機(jī)物薄片(或者其它材料做的薄膜，此材料必須分解溫度較低，低于鐵電材料，最好控制在500度以下)作為圍壁，粘成薄片狀的容器，即容器的長(zhǎng)和寬都遠(yuǎn)大于厚(高度)。如果容器太厚的話，容器的體積就會(huì)比較大，其中裝的磁電性液體就會(huì)比較多，最后得到的鐵電納米鏈的厚度就比較厚。鐵電材料的厚度越厚，光不能完全穿透，得到的光生載流子就比較少。另外，鐵電層太厚的話，光生載流子復(fù)