2023年2月7日，Nano Energy期刊（IF=19.07）发表了太阳集团蔡端俊教授课题组、康俊勇教授团队题为“Vertically Aligned ZnO Nanoarray Directly Orientated on Cu Paper by h-BN Monolayer for Flexible and Transparent Piezoelectric Nanogenerator”的最新研究成果论文。针对多晶柔性衬底的半导体晶体生长难题，该论文提出以二维h-BN原子层薄膜作为预导向层，利用h-BN的原子级光滑、无悬挂键表面，以及六角晶格特性，实现了直接在多晶Cu纸表面诱导高取向一致性的垂直一维ZnO纳米柱阵列。阐明h-BN预导向ZnO纳米柱阵列的成核、导向和应力释放机制，为h-BN以及其它二维材料的预导向层应用提供了理论支撑和技术参考。同时，设计了新型h-BN/ZnO纳米柱/h-BN三明治结构和肖特基介电式界面，首次实现柔性、透明压电纳米发电机薄膜器件，将介电层厚度推进到了原子单层极限，获得高发电功率密度（169 mW/cm2），并成功应用在了人体运动机械能（如行走、跑步）收集发电和智能随身充电器，展示了柔性透明压电纳米发电机在未来可穿戴、自供能电子器件中的巨大潜力。
蔡端俊课题组针对多晶、非晶衬底上晶体难以生长的共性难题，基于二维h-BN材料范德华弱作用力表面和六方晶格特性，提出范德华预导向层概念，并实现了在柔性多晶Cu纸表面直接诱导生长了超长、取向一致的ZnO纳米柱阵列，高达75 μm、直径550 nm，长径比超过100。进而，设计了h-BN/ZnO纳米柱/h-BN三明治结构，研发肖特基介电式的柔性透明压电纳米发电机。从理论上阐明，界面电容与介电层厚度呈指数反比快速增加的物理规律，并在国际上首次将介电层厚度推进到了单原子层极限，获得电容极值。同时结合Cu纳米线网络的柔性透明电极技术，制备了全透明的柔性纳米发电机，符合可穿戴应用需求。该发电机利用了h-BN的超薄和高势垒有效抑制了压电纳米发电机中自由载流子的移动，提高了感应输出电能，开路电压达5 V，短路电流约为18 μA，最大输出电功率密度高达169 mW/cm2。最后，该纳米发电纸器件成功地应用到了人体运动机械能（如行走、跑步）收集发电，并获得智能随身充电器，未来可以人体自身作为智能电子产品的“充电宝”，展示了在未来自供能、可穿戴设备中的应用潜力和巨大市场。
该论文工作以古天乐太阳娱乐集团tyc493作为第一单位完成，刘国振博士为第一作者、博士生唐燕为共同第一作者，蔡端俊教授、陈小红副教授为论文的通讯作者。该项目获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、福建省科技计划等项目的资助。
论文连接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285523001015
