具有高密度电流与超长寿命的微尺度超润滑肖特基发电机
应用物理
2020-09-10 v1
摘要
能够将环境中微弱且随机的机械能有效且持久地转化为电能的微型乃至微尺度发电机，在物联网、传感器网络、大数据、个人健康系统、人工智能等方面有着巨大的应用前景。然而，此类发电机尚未出现，因为已有所有尝试的电流密度或持久性，或两者皆过低，无法满足实际应用。在此，我们展示一种微尺度超润滑肖特基发电机（SLSG），其中微尺寸石墨片与 n 型硅之间的滑动接触处于结构超润滑状态，即超低摩擦且无磨损状态。该 SLSG 产生高密度（约 119 Am⁻²）的稳定电流，至少可达 5,000 个周期。由于在整套实验中未观察到电流衰减与磨损，我们相信 SLSG 的真实持久性应是持久的或实质上无限的。此外，观测结果排除了我们肖特基发电机中的摩擦激发机制，并为所推测的耗尽层建立与破坏（DLED）机制提供了首个实验支持。进而，我们利用准静态半导体有限元模拟展示了 DLED 机制的一个物理过程。我们的工作可指导并加速未来 SLSG 的实际应用。
引用
@article{arxiv.2009.04231,
title = {Superlubric Schottky Generator in Microscale with High Current Density and Ultralong Life},
author = {Xuanyu Huang and Xiaojian Xiang and Deli Peng and Fuwei Yang and Haiyang Jiang and Zhanghui Wu and Zhiping Xu and Quanshui Zheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.04231},
year = {2020}
}
备注
23 pages, 4 figures