Piezotronic effects in freestanding microcomposites

独立式微复合材料中的压电效应

基本信息

项目摘要

In this project, we adopt a new approach to developing highly sensitive magnetic field sensors via piezotronic effects. In addition to a fundamental understanding of piezotronic concepts for magnetoelectric (ME) sensors a significant increase in sensitivity as compared to the current status. The sensors consist of freely standing composite structures consisting of a magnetostrictive and a piezoelectric component. One dimensional ZnO micro- and nanostructures with high aspect ratios will be employed due to their extensive experience of the proponents with these materials. In order to allow custom design of ZnO crystals meeting the requirements for piezotronic applications a new flame transport synthesis will be used. Due to the strong dependence of piezotronic properties on morphology, defects, crystal quality, interfaces, and local deformation behaviour an exact knowledge of these structural properties on a range of different length scales is required. The existing synergy between the applicants in the area of crystal growth and in situ characterisation by electron microscopy and micro X-ray diffraction will be built upon in this project. These complimentary characterisation methods together provide the possibility to perform spatially resolved structural analysis with the highest precision from the micron through nanometre down to atomic length scales. Highly challenging aspects are the planned method development for in situ electron microscope and operando X-ray scattering experiments. Due to the parallel characterisation of structural, electronic, and electrical properties it will be possible to engineer piezotronic biased MS sensors delivering previously unattainable high levels of sensitivity. The understanding obtained in this project will provide a foundation for knowledge transfer to other systems such as AIN biased ME sensors.
在这个项目中,我们采用了一种新的方法,通过压电效应开发高灵敏度的磁场传感器。除了对磁电(ME)传感器的压电概念有基本的理解外,与当前状态相比,灵敏度显着增加。该传感器由磁致伸缩和压电元件组成的独立复合结构组成。一维氧化锌微米和纳米结构具有高的纵横比将采用由于他们的广泛经验的支持者与这些材料。 为了允许定制设计的ZnO晶体满足压电应用的要求,一个新的火焰传输合成将被使用。由于强烈依赖于形态,缺陷,晶体质量,界面和局部变形行为的压电性能的一系列不同的长度尺度上的这些结构特性的确切知识是必需的。本项目将利用申请人在晶体生长和电子显微镜原位表征以及微X射线衍射方面的现有协同作用。这些互补的表征方法一起提供了执行空间分辨结构分析的可能性,其具有从微米到纳米到原子长度尺度的最高精度。极具挑战性的方面是计划的方法开发原位电子显微镜和operando X射线散射实验。由于结构,电子和电气特性的并行表征,将有可能设计压电偏置MS传感器,提供以前无法达到的高灵敏度水平。在这个项目中获得的理解将提供知识转移到其他系统,如AIN偏ME传感器的基础。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Piezotronic‐based magnetoelectric sensor: Fabrication and response
  • DOI:
    10.1002/pssa.201532924
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J. Gröttrup;S. Kaps;J. Carstensen;D. Smazna;Y. Mishra;A. Piorra;C. Kirchhof;E. Quandt;R. Adelung
  • 通讯作者:
    J. Gröttrup;S. Kaps;J. Carstensen;D. Smazna;Y. Mishra;A. Piorra;C. Kirchhof;E. Quandt;R. Adelung
Identifying and overcoming the interface originating c-axis instability in highly Sc enhanced AlN for piezoelectric micro-electromechanical systems
  • DOI:
    10.1063/1.4993908
  • 发表时间:
    2017-07-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Fichtner, Simon;Wolff, Niklas;Wagner, Bernhard
  • 通讯作者:
    Wagner, Bernhard
Piezoresistive Response of Quasi-One-Dimensional ZnO Nanowires Using an in Situ Electromechanical Device
  • DOI:
    10.1021/acsomega.7b00041
  • 发表时间:
    2017-06-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Kaps, Soeren;Bhowmick, Sanjit;Mishra, Yogendra Kumar
  • 通讯作者:
    Mishra, Yogendra Kumar
Tunable Strain in Magnetoelectric ZnO Microrod Composite Interfaces.
  • DOI:
    10.1021/acsami.6b15598
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    S. Hrkac;C. Koops;M. Abes;C. Krywka;Martin Müller;M. Burghammer;M. Sztucki;T. Dane;S. Kaps;Y. Mishra;R. Adelung;Julius Schmalz;M. Gerken;E. Lage;C. Kirchhof;E. Quandt;O. Magnussen;B. Murphy
  • 通讯作者:
    S. Hrkac;C. Koops;M. Abes;C. Krywka;Martin Müller;M. Burghammer;M. Sztucki;T. Dane;S. Kaps;Y. Mishra;R. Adelung;Julius Schmalz;M. Gerken;E. Lage;C. Kirchhof;E. Quandt;O. Magnussen;B. Murphy
Functional NiTi grids for in situ straining in the TEM.
  • DOI:
    10.1016/j.ultramic.2017.06.003
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    U. Schürmann;C. Chluba;N. Wolff;D. Smazna;R. Lima de Miranda;P. Junker;R. Adelung;E. Quandt;L. Kienle
  • 通讯作者:
    U. Schürmann;C. Chluba;N. Wolff;D. Smazna;R. Lima de Miranda;P. Junker;R. Adelung;E. Quandt;L. Kienle
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知道了