基于 MoS2 /Graphene 复合材料的摩擦纳米发电机

doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190642

华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2020, Vol. 48 ›› Issue (10): 113-119,128.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.190642

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基于 MoS₂ /Graphene 复合材料的摩擦纳米发电机

耿魁伟徐志平李徐

华南理工大学微电子学院，广东广州 510640

收稿日期:2019-09-23 修回日期:2020-05-07 出版日期:2020-10-25 发布日期:2020-09-14
通信作者: 耿魁伟(1973-)，男，博士，副研究员，主要从事第三代半导体材料及微纳传感器件等的研究。 E-mail:gengkw@scut. edu. cn
作者简介:耿魁伟(1973-)，男，博士，副研究员，主要从事第三代半导体材料及微纳传感器件等的研究。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目 (61871195); 广东省科技计划项目 (2017A050506013); 广州市科技计划项目(201704030139)

Triboelectric Nanogenerator Based on MoS 2 /Graphene Composite

GENG Kuiwei XU Zhiping LI Xu

School of Microelectronics，South China University of Technology，Guangzhou 510640，Guangdong，China

Received:2019-09-23 Revised:2020-05-07 Online:2020-10-25 Published:2020-09-14
Contact: 耿魁伟(1973-)，男，博士，副研究员，主要从事第三代半导体材料及微纳传感器件等的研究。 E-mail:gengkw@scut. edu. cn
About author:耿魁伟(1973-)，男，博士，副研究员，主要从事第三代半导体材料及微纳传感器件等的研究。
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China (61871195) and the Science and Technology Planning Project of Guangdong Province (2017A050506013)

摘要/Abstract

摘要： 制备了一种基于 MoS₂ /Graphene 复合纳米材料嵌入式电子接收层的摩擦纳米发电机 (TENG)，研究了不同电子接收层对 TENG 输出电压响应、频率响应及负载响应等参数的影响，并探讨了相关增强机制。在 5 Hz 的工作频率下，相比没有电子接收层的 TENG，嵌入电子接收层的 TENG 的输出电压提升了3 ～8 倍。在最佳外部负载阻抗的情况下，电子接收层为 MoS₂ /Graphene 的 TENG (TENG-M/G) 的最大输出功率是电子接收层为聚酰亚胺膜的 TENG (TENG-PI) 的23 倍。通过分析转移电荷量的差异，探讨了不同电子接收层的 TENG 输出差异性的原因。为了进一步验证实验结果，制作了掺杂不同 PI 膜作栅绝缘层的金属－绝缘体－半导体 (MIS) 器件，通过分析其在 1kHz 下的C-V 特性曲线，探讨了造成 TENG 输出差异性的内部机制及 MoS₂ /Graphene 复合材料在TENG 中的电荷捕获作用。

关键词: 摩擦纳米发电机, 二硫化钼, 石墨烯, 复合材料, 金属－绝缘体－半导体

Abstract: A triboelectric nanogenerator (TENG) based on MoS₂ /Graphene composite nanomaterial embedded in electron-receiving layer was prepared． The effects of different electron-receiving layers on the output voltage re-sponse，the frequency response and the load response of TENG were studied，and the related enhancement mecha-nism was also discussed． Under the working frequency of 5Hz，the output voltage of TENG embedded in the elec-tron-accepting layer is increased by 3 to 8 times，as compared with that of the TENG without the embedded elec-tron-accepting layer． At the optimum external load impedance，the maximum output power of the TENG (TENG-M/G) with the electron-receiving layer of MoS₂ /Graphene is 23 times that of the TENG (TENG-PI) with the elec-tron-receiving layer of polyimide film． By analyzing the total transfer quantity of electric charge，the causes of the difference in output among TENGs with different electron-accepting layers were discussed． In order to further prove the experimental results，metal-insulator-semiconductor (MIS) devices with different doped PI films as gate insula-ting layers were prepared． By analyzing its C-V characteristic curve at 1 kHz，the internal mechanism causing the difference of TENG output and the charge trapping effect of MoS₂ /Graphene composite in TENG were discussed．

Key words: triboelectric nanogenerator, molybdenum disulfide, graphene, composite materials, metal-insulator-semiconductor

中图分类号:

耿魁伟徐志平李徐. 基于 MoS₂ /Graphene 复合材料的摩擦纳米发电机[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2020, 48(10): 113-119,128.

GENG Kuiwei XU Zhiping LI Xu. Triboelectric Nanogenerator Based on MoS 2 /Graphene Composite[J]. Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition), 2020, 48(10): 113-119,128.

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基于 MoS₂ /Graphene 复合材料的摩擦纳米发电机

Triboelectric Nanogenerator Based on MoS 2 /Graphene Composite

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