【摘 要】
:
石墨烯和六方氮化硼(h-BN)层状材料的垂直堆叠组成的范德瓦尔斯异质结构,是制造高质量石墨烯器件的理想模型。当石墨烯/h-BN异质结构受到压力作用时,电阻会发生明显的变化。本论文提出一种新型压力传感器的结构,在Si/Si O2衬底上用石墨烯/h-BN异质结构作为压力敏感薄膜,压力空腔形状设计为棱台型。在Si衬底表面沉积一层Si O2作为绝缘层,将导电的Si与异质结构薄膜绝缘,作为石墨烯/h-BN压
论文部分内容阅读
石墨烯和六方氮化硼(h-BN)层状材料的垂直堆叠组成的范德瓦尔斯异质结构,是制造高质量石墨烯器件的理想模型。当石墨烯/h-BN异质结构受到压力作用时,电阻会发生明显的变化。本论文提出一种新型压力传感器的结构,在Si/Si O2衬底上用石墨烯/h-BN异质结构作为压力敏感薄膜,压力空腔形状设计为棱台型。在Si衬底表面沉积一层Si O2作为绝缘层,将导电的Si与异质结构薄膜绝缘,作为石墨烯/h-BN压力传感器的衬底,并在该层刻蚀出压力空腔,石墨烯/h-BN异质结构敏感薄膜附在Si O2层上。当石墨烯/h-BN异质结构的敏感薄膜受到外界的压力作用时,由于机械变形导致应力变形,异质结构会产生压阻效应,电阻值发生变化,采用惠斯通电桥直接可以检测到对应的压力值,进而通过计算机等设备将压力传感信息显示出。石墨烯/h-BN异质结构压力传感器属于MEMS传感器,首先,本文通过分子动力学模拟的方法,从分子原子层面得到了石墨烯和石墨烯/h-BN异质结构的应力-应变关系,取线弹性部分,拟合出弹性模量数值,发现单层石墨烯的弹性模量约为907GPa,随着石墨烯层数的增多和温度的升高时,弹性模量数值都会变小。进而分析了石墨烯/h-BN异质结构的力学特性和温度特性,得出异质结构的弹性模量为1343GPa,异质结构的力学参数对温度的敏感性比石墨烯低。其次,根据密度泛函理论和Material Studio软件程序包CASTEP分析了石墨烯/h-BN异质结构键合时的能量变化以及三种不同构型的几何优化,得出AB型(一个碳在氮上,另一个在六方氮化硼的中心)为最优构型,带隙打开最大为3.803e V。计算得到了此构型的能带结构与态密度。最后,通过有限元仿真分析软件ANSYS研究了不同形状压力空腔和不同石墨烯/h-BN异质结构敏感薄膜厚度的压力敏感特性,结果显示矩形棱台空腔的中心形变位移最大,传感器的灵敏度也更高,当矩形空腔的长宽比为1.23左右时,压力传感器的压力敏感特性更好,测量低压的准确度更高。当异质结构敏感薄膜厚度在20-40nm时中心形变位移随着异质结构敏感薄膜厚度的增加而迅速减小,减小幅度明显,但当异质结构敏感薄膜厚度大于80nm时,变化较为缓慢。这些结果为石墨烯/h-BN异质结构压力传感器的设计与制作提供了一定的理论基础与依据。
其他文献
2020年初开始蔓延的新冠肺炎疫情,给我国及世界各国人民带来了巨大的生命财产损失,而通过观察以往世界范围内发生的自然灾害和公共卫生事件,例如我国2008年发生的南方雪灾和汶川地震,以及印尼发生的海啸地震等灾害。这一系列灾害性事件的发生,反映出世界范围内突发性自然灾害和公共卫生事件不仅频发,而且造成的损失十分严重。面对危害巨大的自然灾害和公共卫生事件,应急物流逐渐发挥出巨大的作用。我国应急物流相关研
当今世界,人工智能迅速发展,各种智能化监测系统不断涌现并被应用到各个领域,随着遥感卫星技术不断成熟,获取到的遥感图像质量不断提升。近年来,对遥感图像中感兴趣目标(舰船,冷却塔,飞机等)进行识别成为遥感图像处理和计算机视觉领域研究的热点问题。针对火力发电厂冷却塔和舰船这两种典型目标,基于深度学习目标检测技术对上述两种目标进行智能识别研究,对于我国这样一个海陆兼备的国家,无论是在民用方面还是军事方面都
This thesis is aimed at analyzing the operational efficiency of logistics companies processes.That sends goods to China by analyzing the value of activities.Value Stream Mapping and presenting guideli
政府投资建设项目是政府利用财政性资金投资的工程建设项目。其现行工程管理方法大多为代建管理模式,代建管理模式对于政府投资建设项目的管理效果显著,但是各参建单位之间控制权分配不均衡导致项目出现的各种问题层出不穷,因此分析政府投资建设项目各参建主体间的利益诉求及博弈过程,并基于此优化控制权的分配,是一个值得研究的课题。论文通过从政府投资建设项目、代建管理、控制权分配、博弈论等概念和理论出发,并结合五个由
近几年随着互联网的迅速普及和信息技术的日益提高,电子招标投标成为社会发展的必然趋势,尤其是2020年全面爆发的新冠疫情更加凸显了电子招投标的重要性。目前在“互联网+大数据”的高速发展背景下,电子招标投标模式使招投标工作变得更加高效快捷、阳光透明、低碳环保,各行各业都争先与之相融合,然而诸多风险也伴随而来,投标人作为电子招投标模式中的重要主体,也面临着诸多的风险和挑战,因此,对电子招投标模式下投标人
随着我国经济发展远景目标由增速发展转向质量发展阶段,房地产行业在新时期里受到经济环境和国家政策的影响越来越显著。房地产行业依靠土地红利来实现快速增值的传统重资产运营模式遇到了瓶颈制约,在此背景下众多房地产企业纷纷寻求向轻资产运营模式的转型,并且已取得不错的成效。房地产企业轻资产运营模式转型已经成为新的行业发展趋势。本文首先概括了国内外关于轻资产运营的相关研究进展,介绍了轻资产运营研究所依据的价值链
自主移动机器人在实际环境中能够像人类一样实现自主的移动是移动机器人智能化的重要性标志,而同时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)是实现这个功能的关键性技术基础。激光雷达因其较强的抗干扰性能力,可为移动机器人在构建环境地图时提供精准的数据,因此选用激光雷达作为移动机器人的外部传感器研究SLAM技术是目前主要的研究方向。本文基于粒子滤波
工业机器人作为实现工业自动化和智能化的重要设备,已经被广泛应用于各个领域,轨迹精度是工业机器人重要的动态性能,目前工业机器人的轨迹精度远低于定位精度。本文提出一种基于机器人运动学标定和关节空间插值误差补偿的方法来提高机器人轨迹精度,并通过仿真和实验进行了验证。本文以某通用型六自由度工业机器人作为研究对象,基于MD-H方法建立机器人运动学模型,在此基础上运用机器人微分运动学理论建立末端位置误差模型和
碳达峰与碳中和战略目标引导下,绿色健康的人居环境、低碳节能的住区建筑是当下焦点。以昆明为典型代表城市的温和地区气候条件优越、生态环境宜居、空气质量极佳,自然通风是温和地区居民最主要、最依赖、最高效的人居环境提升方法,住区高质量风环境营造于温和地区意义深远。本研究结合昆明全年逐时实测气象数据,深入分析以昆明为典型代表城市的温和地区风环境特点。以温和地区绿色建筑风环境舒适性现状调研与风环境规划设计现状
汽车发动机的生产制造是一个涉及跨领域多学科专业知识以及多个协同加工环节的生产活动,以发动机为关键核心的汽车制造业是知识密集型产业,知识是其可以用于提升汽车生产制造创新能力的核心和基础。尤其是对于具有复杂零部件以及严格装配要求的汽车发动机装配生产过程,一方面需要对企业内部发动机装配知识资源进行整理存储,用于根据任务需求进行相应推送,另一方面则需要针对装配过程中的某个特定功能或任务,对所需的一系列知识