湿法腐蚀制备Si-TaSi_2场发射阴极阵列的工艺研究

阴极阵列形貌是影响场致发射材料发光性能的关键因素。以Czochralski(Cz)法制备的Si-TaSi2共晶复合材料为场发射阴极材料,采用湿法腐蚀制备Si基TaSi2尖锥型场发射阴极阵列。通过调整腐蚀液配比、腐蚀时间和腐蚀液温度,研究了不同腐蚀条件对Si基TaSi2尖锥形貌及阴极阵列制备的影响,获得了Si基TaSi2尖锥阴极阵列的最佳制备工艺,并对其场发射性能进行了测试。结果表明:在室温17℃,腐蚀液配比v(HF)∶v(HNO3)=1∶4,腐蚀时间15 min下得到了高长径比的TaSi2尖锥,阵列具有较好的场发射性能,开启场强为3.84 V/μm。     

金属过渡层增强金刚石薄膜场发射性能的机理研究

以金属钛和钨为过渡层,采用PE-HFCVD法在硅基上制备金刚石薄膜,并对薄膜的场发射特性分析研究。结果表明,金属过渡层对金刚石薄膜场发射性能有显著的增强作用。以金属钨为过渡层时,金刚石薄膜的场发射开启场强为5.4 V/μm,比无过渡层降低了44%;场发射电流密度在电场强度为8.9 V/μm时达到1.48 mA/cm₂。通过对薄膜的结构表征知,场发射性能的增强主要与界面处电子运输势垒的降低及薄膜中sp₂ C含量的增加有关,在界面处及金刚石膜内形成良好的导电通道,使电子更容易运输至薄膜表面,从而表现出优异的场发射性能。     

电磁场辅助HFCVD制备高场发射性能薄膜

目的提高碳素薄膜的场发射性能。方法在热丝化学气相沉积(HFCVD)技术的基础上,针对不同的甲烷浓度(体积分数,全文同)1%和5%,通过施加外场(电场、磁场以及电磁耦合场)分别调控出不同组织结构的薄膜。采用SEM观察薄膜的表面形貌,用Raman检测薄膜的成分,用场发射测试装置来表征薄膜的场发射性能。结果外场作为革新传统工艺的手段,可以影响HFCVD沉积过程。磁场的主要作用是降低晶粒尺寸,电场能够有效促进sp~3相向sp~2相转变,电磁耦合场在此基础上,还可以有效调控出高长径比的表面形貌。甲烷浓度为1%时,制备了金刚石薄膜,开启电场为11.2 V/μm,加入电场或电磁耦合场后,薄膜表面被刻蚀,发生金刚石向石墨的转变,开启电场降低到6.75 V/μm,场发射性能提高。甲烷浓度为5%时,加入磁场、电场制备的薄膜,开启电场由12.75 V/μm依次下降为11.5、9 V/μm,电磁耦合场的刻蚀作用可以获得尖锥状的形貌,且石墨相含量高,开启电场最低(5.65 V/μm),场发射性能最好。结论采用外场(电场、磁场以及电磁耦合场)辅助HFCVD的方式可以制备出多种薄膜,电磁耦合场在较高甲烷浓度时,不但可以提高石墨相含量,还可以获得高长径比的表面形貌,可有效提高薄膜的场发射性能。     

电泳沉积的钛基菊花状纳米氧化锌阴极场发射特性（英文）

采用水热法制备出菊花状的ZnO纳米线簇,然后利用电泳法将之移植到金属Ti片上,形成均匀的、一定厚度的ZnO纳米薄膜,最后经真空热处理形成ZnO场发射阴极样品。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对沉积前后的ZnO纳米线簇做了特性鉴定和微结构的表征。对热处理后的阴极样品做了场发射特性测试,发现菊花状纳米ZnO呈现出较低的开启电场2.0 V/μm和较低的阈值电场5.5 V/μm,在场强达到7.5 V/μm时,场发射电流密度为200μA/cm~2,适当地增加涂层厚度可有效提高场发射电流密度及其稳定性,最后探讨了菊花状纳米ZnO的场发射机理。     

掺杂硅纳米线的光电特性

采用激光烧蚀法制备了磷掺杂硅纳米线和硼掺杂硅纳米链,并运用透射电子显微镜(TEM)、近边X射线吸收精细结构光谱(NEXAFS)、X射线光电子能谱(XPS)及场发射(FE)测量等对其进行了研究.结果表明:硅纳米线包覆在二氧化硅层中及其核心由磷掺杂的晶体硅构成,磷不仅存在于硅纳米线的核心内,也存在于二氧化硅与硅核心的相界面上;硼掺杂硅纳米链的外部直径约为15 nm,由直径11nm的晶核和2 nm的无定形氧化物外层构成的晶格所组成,其粒间距为4 nm,硅纳米粒子链的阀值场强为6 V/μm,优于未掺杂的硅纳米线的阀值场强(9 V/μm).X射线光吸收谱可以补充提供常规电流-电压测量得不到的信息,并提示掺杂分布的细节.     

掺Ag含量对金刚石薄膜场发射性能的影响

采用电泳沉积的方法在钛基体上沉积了不同含量Ag纳米颗粒掺杂的金刚石复合薄膜,利用扫描电子显微镜、X射线衍射光谱和拉曼光谱对样品的结构和形貌进行表征,最后进行场发射特性的测试。SEM试验结果表明,制备得到的薄膜连续、致密且纳米颗粒均匀的分布在其中。场发射测试结果显示样品的场发射性能随着复合膜中Ag含量的增加呈现先增强后降低的趋势,在Ag纳米颗粒的掺杂含量为7.5 mg （0.18 g/L）时,复合膜的场发射性能最优。此时,开启电场（E₀）低至1.55 V/μm,在1.96 V/μm的电场强度下可以得到22.69 μA/cm²的场发射电流密度,这表明适量的Ag纳米颗粒掺杂可以显著提升样品场发射性能。同时,文中结合F-N理论进一步讨论了Ag纳米颗粒掺杂含量的变化对金刚石场膜发射性能影响的作用机理。     

激光熔铸多壁纳米碳管增强铝基复合材料

利用激光熔铸技术制备多壁纳米碳管增强铝基复合材料,并使用SEM、XRD对其熔铸成形性以及纳米碳管与基体金属界面结合行为进行观察和分析.结果表明,在单位面积激光能量为800×105J/m2时,纳米碳管增强铝基复合材料能够熔合而不破坏纳米碳管结构;在该复合材料中适量添加表面张力较低的金属Mg,可降低基体铝的表面张力,进而降低铝-纳米碳管的液固界面能,改善铝合金和纳米碳管的润湿性;当纳米碳管含量为5%(质量分数)时,并添加3%(质量分数)合金化元素Mg,激光熔铸的复合材料熔合性较好,铸块致密,在复合铸块的断口上能观察到增强体纳米碳管.     

全碳材料点状场发射阴极制备及其石墨烯填充场发射增强性能研究

目的 设计一种利用常见的铅笔芯和碳纳米管复合的全碳材料点状场发射器件,通过石墨烯填充,增强场发射性能。方法 导电玻璃作为阳极,铅笔芯与碳纳米管复合构成发射子,锡底座固定铅笔芯,并利用导电胶与导电玻璃粘接组成阴极。通过比较纯碳纳米管与不同浓度石墨烯的场发射性能,找到效果最好的填充石墨烯浓度。结合扫描电镜表征结果,对石墨烯填充增强场发射性能的原因进行解释。结果 实现了全碳材料点状场发射器件的制备及场发射性能的优化,发现7%的石墨烯浆料制备的器件场发射性能最好,得到的点状场发射阴极的阈值电场为1.05 V/μm,场发射增强因子高达13509,最大电流0.75 mA。结论 点状场发射器件拥有更好的聚焦性、更低的开启场强以及更大的场发射电流密度,在制作X射线源和微波器件方面具有较高的应用价值。     

氮化镓纳米铅笔与纳米塔制备及优异场发射性能研究

通过化学气相沉积法,用氧化镓和氨气反应成功制备出氮化镓纳米铅笔和纳米塔。通过扫描电镜表征发现氮化镓纳米铅笔分为两个部分:底部是一个大直径的纳米线,顶部是一个小直径的纳米线;氮化镓纳米塔为层状结构。氮化镓纳米铅笔和纳米塔的形成机理是气-液-固机制。场发射性能测试显示氮化镓纳米铅笔的开启电场为2.6 V/μm,纳米塔的开启电场为4.1 V/μm,这使得它们可以用于场发射平板显示及显示装置的冷阴极电子源,它们还可以使用于设计复杂纳米电子器件。     

纯钛表面TiO2纳米棒阵列的制备及其形成机理研究

采用阳极氧化恒流法在含NH4F的电解液中,以钛片为基体制备出高度有序、均匀的TiO2纳米棒阵列。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对TiO2纳米棒阵列的表面形貌、组成、结合价态、晶相等结构特征进行了表征。结果表明,所制备的TiO2纳米棒阵列均匀分布、排列有序、沿垂直基体方向择优生长。纳米棒的平均直径约为25.68nm,平均长度约为91.35nm,长径比为3.56,平均分布密度约为189～197根/μm2;550℃热处理后生成的TiO2纳米棒阵列具有金红石型结构,结晶度为28.6%,沿(110)面取向生长。