片上电子源的研究现状(二)

本文主要回顾总结近数十年来片上电子源的研究工作及最新进展,包括场发射片上电子源、内场发射片上电子源以及新型热发射微型片上电子源。本文从这些片上电子源的基本原理、加工制备以及工作性能(包括工作电压、工作真空、发射电流、发射电流密度和发射效率)等方面进行比较,分析各种片上电子源的优劣点,为片上电子源的发展现状做一个简单的总结。     

场致电子发射薄膜材料研究评述

场致电子发射(场发射)薄膜材料由于在场发射平板显示器、电子源等诸多高性能真空微电子器件上具有广阔的应用前景,引起了人们广泛的关注与研究兴趣.综述了场发射薄膜材料的理论与实验研究进展,并评述了场致电子发射薄膜材料研究的瓶颈问题及未来发展方向与趋势.     

场致发射技术的发展和应用

本文结合我们过去的工作,介绍场致发射技术的发展和在各领域中的应用,包括场发射的稳定性与真空的连系、场发射x光管和电子注管、等离子体场发射、几种常用场发射阴极、场电了显微镜和场离子显微镜。     

场发射冷阴极电离规的研究进展

碳纳米管冷阴极具有优异的场致电子发射特性,在电子源应用方面具有很好的前景,被认为是很有希望取代热阴极的材料之一。本文回顾了20多年来场发射冷阴极电离规的发展。内容包括微尖型场发射阴极电离规和碳纳米管场发射阴极电离规的发展,从中可以看出场发射电离规的现状和发展趋势。最后对碳纳米管超高/极高真空电离规的发展进行了展望。     

光电平板显示屏的实验研究

为克服场发射电子源在平板显示屏中存在的不稳定性和不均匀性问题 ,研制了以光电发射源替代场致发射源的光电平板显示屏。本文介绍了光电平板显示屏的结构 ,并对显示屏的组成部分进行了分析讨论     

平栅极氧化锌场致发射电子源的制备及性能研究

采用传统的光刻技术制备平栅极场致发射阴极阵列,利用水热法原位合成ZnO发射源,并组装成平栅极ZnO场致发射电子源;利用光学显微镜、SEM和XRD表征其微观结构,分析ZnO发射源的生长机制,并结合场发射测试系统研究其发射特性。结果表明,ZnO发射源是平均直径为300nm的六方纤锌矿氧化锌纳米棒,且沉积在平栅极场致发射阴极阵列的阴极电极表面。场发射测试表明,平栅极ZnO场致发射电子源的发射特性完全由栅极控制。当阳极电压为2000V,器件的开启电压为150V;当栅极电压为275V时,发射电流可达345μA;在栅极电压为260V时,器件的发射电流波动范围为±5.5%左右,发光亮度高达750cd/m~2,表明该器件具有较好的场发射特性。     

模拟研究常闭和常开工作模式下的平面栅极型碳纳米管场发射电子源

采用数值模拟的方法对比性地研究了常闭和常开工作模式下平面栅极型碳纳米管场发射电子源.静电场的数值计算结果显示:常闭工作模式下该电子源中阴极电极的表面电场分布不均匀,边缘处的高电场易导致其上的碳纳米管烧毁,从而引起场发射电流衰减.为了解决此问题,提出将常开工作模式用于该电子源,并证实常开工作模式能够用于该电子源,并有利于解决电流衰减问题.因此,相对于常闭工作模式,常开工作模式更适合平面栅极型碳纳米管场发射电子源.     

石墨烯在场发射器件中的应用与研究现状

场电子发射是一种独特的量子隧穿效应,也是真空微电子学的基础之一。基于场发射技术的冷阴极发射体一直被视为未来理想的电子发射阴极。石墨烯是一种具备单层碳原子结构的新型碳材料,其电子迁移率高、机械强度高、热导率高,具有稳定的物理化学特性,因此受到科研工作者的广泛关注。与此同时石墨烯具有较高的长径比(横向尺寸与厚度的比值),这一结构特性能够获得较大的场增强因子。石墨烯的上述特性使得其成为具有广阔应用前景的场发射阴极。本文主要综述石墨烯场发射理论的研究进展、石墨烯/石墨烯基场发射阴极的研究现状、场发射阴极结构以及场发射阴极的制备方法,并对场发射领域的石墨烯研究进行了展望。     

新型同轴电极结构碳纳米管场发射电离计

本文以碳纳米管(CNT)作为阴极电子源设计一种新型的冷阴极电离真空计结构,结构包括场发射电子源、阳极和离子收集极,阳极和离子收集极为同轴圆环结构。利用热化学气相沉积法在金属基底上直接生长碳纳米管,分别制备了4mm×5mm矩形和直径0.1mm圆形两种阴极发射面。碳纳米管阴极具有优异的场发射性能,开启电场1.70 V/μm。在氮气环境下,分别对不同阴极真空电离计结构的真空测量性能进行了研究,真空计在10-7到10-3Pa区间归一化电流(Ii/Ia)与压强表现出良好的线性关系,矩形和圆形发射面阴极对应的真空计其测量灵敏度分别是3.1×10-2Pa-1和1.3×10-2Pa-1。     

新型碳纳米管微焦点电子源研究

介绍了一种基于碳纳米管场发射的新型微焦点电子源技术.利用激光烧蚀镍金属表面使内部未氧化的镍金属熔化喷出暴露于基底表面,再通过化学气相沉积制备出直径约为350μm的半球壳型碳纳米管薄膜阴极.场发射测试表明,电子源具有低开启电场(<1V/μm)、高发射电流(可达1A/cm2)和高压强发射稳定等特点.通过复合石墨烯和750℃...     

石墨烯纳米片及其场发射性能研究

两维石墨烯纳米材料是目前材料研究的热点之一,其中石墨烯纳米片的一个重要特征是有一条一维尖锐的刀口状边缘,电场增强系数大,是很好的电子场发射材料。本文介绍了石墨烯纳米片结构特点,综述了石墨烯纳米片的制备及电子发射性能,指出了目前研究存在的问题和研究方向。     

碳纤维复合石墨阴极的制备及电子发射性能EI北大核心

阴极作为强流电子束的起点,对高功率微波源的性能具有重要影响。石墨是高功率源用爆炸发射阴极的常用材料,具有高压重频条件下运行稳定和长寿命的优点。使用具有高长径比、低发射阈值的碳纤维对石墨阴极进行复合,采用场发射及高功率微波测试平台,对比分析纯石墨阴极及碳纤维复合石墨阴极的场发射性能、强流电子发射性能及输出微波特性,结合阴极的微观结构表征,研究碳纤维复合对石墨阴极电子发射性能的影响规律。研究表明:与鳞片石墨阴极相比,40%(质量分数)碳纤维复合石墨阴极的场发射阈值电场由143 kV/cm降低到119 kV/cm,降低了约16.8%,二极管电压为480 kV时输出的微波脉宽与峰值分别提高了13.5%,5.7%。同时考虑到碳纤维在爆炸电子发射过程中结构稳定性的特点,碳纤维的复合也有利于阴极使用寿命的提高。     

碳纤维复合石墨阴极的制备及电子发射性能EI

阴极作为强流电子束的起点,对高功率微波源的性能具有重要影响。石墨是高功率源用爆炸发射阴极的常用材料,具有高压重频条件下运行稳定和长寿命的优点。使用具有高长径比、低发射阈值的碳纤维对石墨阴极进行复合,采用场发射及高功率微波测试平台,对比分析纯石墨阴极及碳纤维复合石墨阴极的场发射性能、强流电子发射性能及输出微波特性,结合阴极的微观结构表征,研究碳纤维复合对石墨阴极电子发射性能的影响规律。研究表明:与鳞片石墨阴极相比,40%(质量分数)碳纤维复合石墨阴极的场发射阈值电场由143 kV/cm降低到119 kV/cm,降低了约16.8%,二极管电压为480 kV时输出的微波脉宽与峰值分别提高了13.5%,5.7%。同时考虑到碳纤维在爆炸电子发射过程中结构稳定性的特点,碳纤维的复合也有利于阴极使用寿命的提高。     

碳纤维复合石墨阴极的制备及电子发射性能

阴极作为强流电子束的起点，对高功率微波源的性能具有重要影响。石墨是高功率源用爆炸发射阴极的常用材料，具有高压重频条件下运行稳定和长寿命的优点。使用具有高长径比、低发射阈值的碳纤维对石墨阴极进行复合，采用场发射及高功率微波测试平台，对比分析纯石墨阴极及碳纤维复合石墨阴极的场发射性能、强流电子发射性能及输出微波特性，结合阴极的微观结构表征，研究碳纤维复合对石墨阴极电子发射性能的影响规律。研究表明：与鳞片石墨阴极相比，40%(质量分数)碳纤维复合石墨阴极的场发射阈值电场由143 kV/cm降低到119 kV/cm,降低了约16.8%,二极管电压为480 kV时输出的微波脉宽与峰值分别提高了13.5%,5.7%。同时考虑到碳纤维在爆炸电子发射过程中结构稳定性的特点，碳纤维的复合也有利于阴极使用寿命的提高。     

光电平板显示屏的实验研究

为克服场发射电子源在平板显示屏中存在的不稳定性和不均匀性问题，研制了以光电发射替代场致发射源的光电平板显示屏，本介绍了光电平板显示屏的结构，并对显示屏的组成部分进行了分析讨论。     

氧化锌低维结构材料场发射性能研究进展

ZnO具有负的电子亲和势、丰富的结构和形貌可设计性以及良好的机械和化学稳定性等优点,是一种最有前途的阴极电子发射材料.结合作者实验室的工作,综述了近年来迅速发展的ZnO低维结构的场发射特性以及制备方法、形貌结构、排列及密度、表面吸附、掺杂和热处理等因素对其场发射性能的影响,介绍了四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)作为场发射阴极材料的优势.     

碳纳米管场发射机理述评

较全面地介绍了碳纳米管场发射研究10年来在发射机理方面的研究结果,包括场发射能量分布、逸出功、发射模型以及发射稳定性和失效等问题,并介绍了相关方面的研究结果.     

基于氧化锌纳米线表面传导场发射阴极的研究

利用热蒸发和丝网印刷技术在玻璃基底上成功制备了氧化锌纳米线表面传导场发射阴极阵列,并测试其场发射性能。扫描电镜表明,在氩气和氧气流量分别为60和1mL/min,反应温度550℃保温30min条件下制备的氧化锌纳米线均匀垂直生长在玻璃基底上,直径大约在80～200nm,长度〉7μm。场发射测试表明,在阳压2000V和阴阳间距为500μm时,ZnO纳米线表面传导场发射阴极的开启电压为70V;在栅压为96V时,电子发射效率为26.2%,高于传统报道的表面传导电子发射器件,在经过80min的老练后发射接近稳定,平均发射电流接近135μA,表明ZnO纳米线表面传导场发射阴极有着稳定高效的场发射性能。     

场发射枪透射电镜及有关技术

场发射枪提供亮度高、相干性好的电子源,使透射电子赤微镜在纳米尺度分析和获取更全面信息方面开拓了新的领域。本文在介绍肖脱基场发射枪和冷场发射枪基本特性的基础上,简述了场发射枪透射电镜在纳米全分析、能量选择成象、相干电子衍射效应及电子全息术中的应用。     

碳纳米管场发射阴极的制备及其场发射特性

采用电泳法将碳纳米管组装到电化学淀积的银台阵列上作为场发射阴极并研究了它的场发射特性.场发射特性测试结果表明:该阴极具有优异的场发射特性,开启电场为2.8V/μm,在应用电场为5.5V/μm时,发射电流密度达到1.7mA/cm2.具有优异的发射性能的原因可以归结到银台的边缘和银台类山状的表面增强了碳纳米管的场致电子发射.该阴极制备工艺简单、发射特性优异,且容易实现大面积制备,可以应用到大面积场发射显示器件中.