1. 研究目的与意义（文献综述）

当今社会，能源问题一直是最为关注的问题。对于微电子器件、无线网络传感器以及mems^[1]等低功耗（几十到几百微瓦）产品，都是以传统的化学电池提供能量。但随着微电子器件在尺寸和能耗方面的不断减小以及微器件数目越来越多，传统的化学电池体积庞大、寿命短、需要定期更换等缺点日益凸显，已不适用于微器件发展的需要。相对比下，微型压电能量采集器件受到越来越多的关注与应用。锆钛酸铅^[2]（pzt）压电元件具有高压电性尺度小、功率密度大、清洁环保、寿命长、易于集成化等优点，是当前应用最广泛的压电材料。因此，研究微型压电振动能量采集^[3]，并将能量供给微系统，使其具有长寿命与直接直流供电的研究具有极大的现实意义。

微压电振动能量采集装置的核心器件是压电元件，具有将机械能转化为电能的压电效应。对于传统的压电能量收集系统^[4]，研究人员一直致力于优化机电结构并设计必要的外部电源管理电路，来提供高功率和整流输出，以作为电池使用。但是压电元件机械结构的复杂性会导致在同一表面上出现极性相反的两种电荷，导致电荷的复合与消耗，降低了电荷收集效率。为了避免这种情况，传统压电能量收集系统会在外电路加入一个整流装置，但整流装置如二极管等，在使用中会消耗大量电能，同样会使得能量收集效率降低^[5]。

近几年，半导体量子点(qds)的出现与发展得到了学者的广泛关注。量子点具有超快电子传导、多激子激发等物理效应，电荷传输率高，光稳定性强。铜硫锑量子点^[6]（cas）作为具有高吸收系数的p型半导体。tablero分析了o掺cu₃sbs₃的电子特性，评估了该化合物在光伏应用中的潜力。此外，唐和他的同事报告说，cusbs₂具有优异的缺陷物理性质，具有极低的重组中心缺陷浓度。研究人员已经证明cas在理论上是可持续性应用于半导体器件上的材料，在电荷传输等领域具有广泛的应用前景。在量子理论中，qd层两侧具有与电化学电位相适应的电导率^[7]；而压电材料的两侧表面具有不同的压电电位，因此qd在不同压电电位下具有不同的电导率，可以校正由压电材料产生的电荷。于是我们设计一种新颖的集成压电能量收集装置，通过引入一层量子点堆叠在压电薄膜^[8]上，减少压电材料的同一表面上引起的能量损失。qds层取代了外部的整流电路，压电能量收集系统直接输出直流电，减少了外部的电荷损失，提供了更紧凑，功耗更低的解决方案^[9]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1、cu₁₂sb₄s₁₃ qds/pzt异质膜制备

文献调研，全面掌握qds界面修饰概念和研究现状，重点了解采用配体交换对qds进行修饰的方法。并使用磁控溅射仪在pt/tio₂/sio₂/si(100)衬底上制备锆钛酸铅（pzt）铁电薄膜；以醋酸铜、醋酸铟与硫源为原料，使用热注入法制备cu₁₂sb₄s₁₃量子点；使用自选涂覆法成功制备出不同配体、不同厚度的qds/pzt异质薄膜。采用施加过渡层或转换配体的方法，掌握过渡层种类与厚度或不同配体对qds/pzt的结合状态的影响规律，从而获得界面结合良好的qds/pzt异质膜。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－9周：制备出配体、不同厚度的qds/pzt异质膜。

第10－12周：对制备出的界面结合状态较优的qds/pzt异质膜进行形貌、力学和电性能表征，分析金属种类与厚度对qds/pzt的结合状态的影响规律。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 龚小刚. pstt铁电薄膜的制备和性能研究[d]. 四川大学, 2007.

[2] 刘红梅,邱成军,曹茂盛. pzt薄膜在mems器件中的研究进展[j]. 材料工程, 2004(6):37-40.

[3] 潘家伟.基于压电效应的能量收集[j]. 压电与声光, 2009, 31(3):347-349.