氮氧化铪薄膜在不同衬底上的场发射性能

利用直流溅射法在Si、Zn、Ni三种不同衬底上沉积HfNxOy薄膜并测试了其场发射性能.扫描电子显微镜(SEM)显示HfNxOy薄膜表面由纳米颗粒组成,X射线衍射(XRD)说明薄膜中含有HfN和HfO2两种相.场发射测试结果显示,和金属衬底上的薄膜相比,Si衬底上的薄膜的开启电场小且发射电流密度大.文中对三种衬底上发射电流密度大小不同的原因进行了讨论.电流一时间的对应关系说明HfNxOy薄膜的场发射电流稳定.     

应用于场致发射的掺杂纳米金刚石膜的研究

场致发射是一种新型显示技术,具有良好应用前景,场发射显示器的核心内容是场发射阴极材料,纳米金刚石由于低表面粗糙度、低场发射强度、高发射电流密度、大比表面积、网状结构以及高密度悬挂键等优秀电化学性能成为场发射的理想阴极材料.本文阐述了化学气相沉积法制备纳米金刚石薄膜的沉积装置、预处理和工艺参数,并介绍了金刚石掺杂机理和掺入元素的研究现状.     

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℃...     

大面积印刷纳米金刚石薄膜的场致发射的研究

研制了特定比例的纳米金刚石浆料,采用了丝网印刷工艺在石墨衬底上大面积印制了纳米金刚石场发射薄膜,实验探索了石墨衬底纳米金刚石薄膜的烧结工艺和后处理过程,利用扫描电镜(SEM)观察了纳米金刚石膜的表面形貌,经后处理的薄膜中纳米金刚石露出薄膜表面,纳米金刚石的棱角是天然的发射体.采用本课题组研制的多功能场发射测试台在10-6Pa的真空条件下进行了场发射特性的测试,结果发现石墨上低成本大面积印刷的纳米金刚石薄膜具有均匀稳定的场发射特性,作为电子器件的理想冷阴极发射,可在宇宙飞船、原子反应堆等恶劣条件下工作的平面显示器中得到应用.     

电子束与电阻复合蒸发法制备Zr-Cu非晶薄膜及性能表征

主要采用电子束蒸发与电阻蒸发复合镀膜系统制备Zr-Cu二元非晶薄膜,衬底基板无冷却装置。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射透射电子显微镜(FE-TEM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、微控四探针测量仪等仪器,系统地研究了样品沉积时间对薄膜厚度、微观结构、表面形貌以及电学性能的影响,另外还分析了与磁控溅射制备的Zr-Cu非晶样品的区别。结果显示,该复合镀膜技术制备的ZrxCu100-x非晶薄膜玻璃形成成分范围为x=30~85;薄膜的结构与性能对沉积时间比较敏感。样品随沉积时间的延长从非晶结构逐渐向非晶纳米晶复合结构转变;相比磁控溅射制备的薄膜样品,复合蒸发法制备的薄膜表面呈现较大尺寸的"团簇"形貌;样品的电阻率和方块电阻随沉积时间的延长逐渐减小。     

氧化锌纳米阵列场发射性能研究

采用物理气相沉积的方法通过控制生长参数，在硅衬底上获得不同形貌的氧化锌纳米阵列。在金属场发射系统中测量了它们的场致电子发射性能，发现阴极发射电流不稳定主要是由于氧化锌纳米阵列的不均匀性造成的．采用高压励炼技术可以增强氧化锌场发射的稳定性，使电流波动明显降低．此外，形貌对氧化锌纳米阵列的场发射电流密度和阈值电压有明显影响，而且不同形貌的氧化锌纳米阵列的抗溅射能力也不相同．     

丝网印刷nano-SiC薄膜阴极的电子特性的研究

研究了低成本大面积丝网印刷在玻璃衬底上均匀的纳米碳化硅(nano-SiC)薄膜的场致发射特性。提出了机械分散团聚的nano-SiC的方法,实验了适合导电玻璃衬底上制备nano-SiC薄膜的浆料配方,摸索导电玻璃衬底上nano-SiC薄膜的烧结工艺,研究了不同nano-SiC含量的薄膜的场发射特性,得到了最佳场致发射特性的配方比例。对样品进行微观分析和表征。具有稳定均匀场致发射性能的nano-SiC薄膜可作为显示器器件的阴极材料。     

ZnO纳米棒/CNTs复合阴极的制备及其场发射性能的研究

采用水热法和喷涂法制备ZnO纳米棒/CNTs复合材料,并测试其场发射性能。首先采用水热法在ITO电极基面生长ZnO纳米棒阵列,随后通过喷涂技术在ZnO纳米棒阵列表面沉积碳纳米管(CNTs)。使用扫描电子显微镜和X-射线衍射分别表征样品的结构和形貌特征。结果表明,经喷涂沉积的CNT薄膜均匀地包裹在ZnO纳米棒尖端。对该复合材料采用二极结构测试其场发射性能,通过测试结果发现,ZnO纳米棒/CNTs复合材料可明显改善ZnO纳米棒阵列及CNT薄膜的场发射性能,该复合材料具有低开启电场强度(约0.96V/μm),高场增强因子(9881)。因此,ZnO纳米棒/CNTs复合材料是最有前景的场发射阴极材料之一。     

利用铜基底增强化学镀法制备金纳米颗粒/石墨烯复合薄膜

采用电泳沉积技术在铜基底表面制备了石墨烯(GNS)薄膜,进而利用氯金酸水溶液与铜基底之间的电置换反应在GNS薄膜表面沉积金纳米颗粒,从而得到金纳米颗粒/石墨烯(Au/GNS)复合薄膜.通过原子力显微镜(AFM),场发射扫描电镜(FE-SEM)X射线衍射(XRD)等测试手段对样品进行厚度,微观结构和化学成分分析,研究了不同置换反应时间对所得复合薄膜形貌和结构的影响,并分析了复合薄膜的沉积机理.     

氢、氧等离子体处理对氮化硼薄膜场发射特性的影响

用RF磁控溅射的方法在Si(100)基底上沉积了纳米氮化硼薄膜,然后分别用氢、氧等离子体对薄膜表面进行了处理,用红外光谱、原子力显微镜、光电子能谱以及场发射试验对薄膜进行了研究,结果表明氢等离子体使BN薄膜表面NEA增加,阈值电场降低,发射电流明显增大.氧等离子体处理对BN薄膜的场发射特性影响不大,只是发射电流略有降低,这只能是由于氧化层存在的原因.     

束状团聚颗粒碳纳米管薄膜场发射行为研究

碳纳米管(CNT)由于其优异的场发射特性,被作为阴极发射材料广泛应用于真空电子器件中。研究CNT薄膜的场发射行为特性,对设计和制造性能优异的CNT薄膜冷阴极器件具有重要指导作用。通过酞菁铁(FePc)热解法在铜铬复合基底上制备出有束状CNT团聚颗粒随机分布的CNT薄膜。在场发射过程中,该CNT薄膜的最大发射电流表现出增强趋势。通过对比CNT薄膜场发射前后的SEM图片以及场发射图片,分析CNT薄膜微观形貌和有效发射区域的变化。结果表明:束状团聚颗粒CNT薄膜,以单个束状CNT颗粒为发射单位,尺寸最大的CNT颗粒优先发射。由于过大场发射电流对发射单位的损坏,束状CNT颗粒根据尺寸由大到小依次成为主要发射点,由此引起有效发射点数或发射面积的改变,间接影响发射电流大小和发射区域改变。因此,可通过控制CNT薄膜束状团聚颗粒的生长分布或老化损伤处理来调控场发射电流大小,改善CNT薄膜的发射性能。     

链状碳纳米管薄膜的制备及场发射特性研究

以镀有Ti层的Al2O3为衬底,在微波等离子体化学气相沉积系统中,以CH4和H2为反应气体,快速制备了链状碳纳米管薄膜(沉积时间仅1 min).通过SEM、TEM和Raman光谱观察了薄膜的表面形貌,分析了薄膜的微观结构.在高真空室中测试了薄膜场发射特性,其开启电场为0.81 V/μm,在3.15 V/μm 电场下,其场发射电流密度达到9 mA/cm2,发射稳定,是一种良好的电子发射体.     

高场发射性能碳纳米管薄膜的沉积与表征

利用电泳法将碳纳米管（CNTs）沉积在表面镀覆了50～150 nm Ti薄膜的Si基底表面,900℃真空退火后形成了具有良好场发射性能的Ti-CNTs薄膜阴极.利用X射线衍射和扫描电子显微镜对制备的Ti-CNTs薄膜进行了表征.结果表明,高温退火过程中,CNTs的C原子和基底表面的Ti原子发生化学反应,在CNTs与基底之间形成了导电性钛碳化物,明显改善了CNTs与基底之间的电导性和附着力等界面接触性能;与Si基底表面直接电泳沉积的CNTs薄膜相比,制备的Ti-CNTs薄膜的开启电场从1.31 V/μm降低到1.19 V/μm;当电场强度为2.50 V/μm时,Ti-CNTs薄膜的场发射电流密度可达13.91 mA/cm^2;制备的Ti-CNTs薄膜显示出改善的发射稳定性.     

超声电化学沉积ZnO薄膜及其机理研究

采用超声电化学沉积生长了c轴取向的ZnO薄膜,并与常规电化学沉积生长的ZnO薄膜进行了比较.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计研究了样品的晶体结构、表面形貌以及光学性能.结果表明,常规电化学沉积生长的ZnO薄膜为纳米柱状结构,随着沉积电压的增加,c轴取向率呈极值变化,热退火可提高这种薄膜的透射率.超声电化学沉积生长的ZnO薄膜,在1.5V低沉积电压下仍为柱状结构,但比未加超声电化学法沉积的样品具有更好的c轴取向,沉积电压增加到2.0V时样品则变为麦粒状结构,热退火后其透射率几乎不变.     

表面热处理对氮化硼薄膜场发射特性的影响

用RF磁控溅射的方法在最佳沉积条件下在Si(100)基底上沉积了纳米氮化硼薄膜,然后对薄膜在真空度低于5×10-4Pa、温度分别为800℃和1000℃条件下进行了表面热处理,分别用红外光谱、原子力显微镜以及不同退火温度的场发射试验对薄膜进行了研究,结果表明表面热处理对BN薄膜的表面形貌没有明显影响,样品场发射特性的变化可能与表面负电子亲和势有关,未进行热处理的样品阈值电场较低,可能归因于表面负电子亲和势效应,阈值电场为8V/μm,发射电流为80μA,热处理温度为800℃时,负电子亲和势仍然存在,直到热处理温度达到1000℃时,表面负电子亲和势才消失.     

电沉积方式对Ni-SiC纳米镀层耐腐蚀性能的影响

采用直流电沉积、脉冲电沉积和超声-脉冲电沉积方法,在45钢表面制备Ni-SiC纳米镀层。研究电沉积方式对Ni-SiC纳米镀层显微组织、成分及耐腐蚀性能的影响。结果表明,超声-脉冲电沉积Ni-SiC纳米镀层显微组织更加致密、光滑。直流电沉积镀层的镍粒径和SiC粒子的平均粒径为175.4和81.5nm;而超声-脉冲电沉积镀层的镍粒径和SiC粒子的平均粒径为74.8和36.3nm。SEM和EDS分析可知,电沉积方式对Ni-SiC纳米镀层的耐腐蚀性能有很大影响,超声-脉冲电沉积镀层的耐腐蚀性能较好。     

紫外-可见光谱分析碳纳米管电泳液浓度对阴极场发射性能的影响

将酸化的碳纳米管(CNT)粉末、硝酸镁置于异丙醇溶剂中超声处理,制备成分散均匀的CNT电泳液.采用不同CNT浓度的电泳液在CrCuCr电极上电泳沉积CNT薄膜,并对阴极样品进行场发射性能测试;同时采用紫外-可见光谱仪对CNT电泳液进行光谱分析.结果表明,CNT浓度为0~0.13 g/L的电泳液在258 nm处存在光谱吸收,且其吸光度与相应CNT浓度呈良好的线性关系;当CNT浓度为0.12 g/L时电泳沉积制备的CNT阴极场发射性能较好,其开启电场为0.903 V/μm,当电场强度为1.395 V/μm时场发射电流密度为2.903 mA/cm2.利用紫外-可见光谱可以有效地分析电泳液中CNT浓度,为电泳沉积良好质量的CNT薄膜提供了保证.     

丝网印刷纳米ZnO薄膜阴极场致发射的研究

鉴于化学气相沉积生长方法成本高且很难制备出大面积均匀的纳米ZnO薄膜,采用成本低的丝网印刷方法制备了大面积纳米ZnO阴极薄膜.测试研究了分散、热烧结、退火处理对ZnO薄膜的场致发射特性的影响,提出了低成本丝网印刷制备大面积ZnO薄膜阴极热烧结和退火处理的工艺,根据样品的形貌、发射特性和均匀稳定发光的阳极可以判断,最高温度843K的热烧结和823K、10min的退火处理适实用于制作大面积纳米ZnO薄膜场致发射阴极.     

基于气体吸附的碳纳米管场发射氦气传感技术研究

氦气分压测量在检漏技术、液氦装置质量监控等方面具有重要的应用价值。基于气体吸附的碳纳米管场发射阴极小电流发射增强效应,开发了低压He压力传感技术。采用热化学气相沉积法(HCVD)在镍合金基底上制备了多壁碳纳米管(MWNT)薄膜样品,利用二极式结构对MWNT薄膜阴极的场发射与传感性能进行了研究。结果显示,在10^-7～10^-3Pa区间,部分样品的场发射电流随着真空系统He压力的升高而增大,呈现He压力传感效应。对大量样品的测试发现,晶体性差(I_D/I_G≥0.9)的MWNT薄膜阴极对He有强烈的传感特性。第一性原理研究表明:He吸附在MWNTs的缺陷部位后,电荷的转移以及聚集效应是MWNT薄膜阴极产生He压力传感效应的关键因素。该传感技术具有开发为微型氦气检漏与分压力测量器件的潜力。     

不同衬底生长氧化锌纳米棒阵列及其场发射性能的研究

采用低温水热法在五种不同基底上制备得到了氧化锌纳米棒阵列，通过SEM、TEM、XRD、EDS和XPS表征研究了所得产物的微观形貌和元素组成，并对不同基底生长的氧化锌纳米棒阵列进行了场发射性能和附着力测试。结果表明：硅片、导电玻璃、镍片、不锈钢和镍钛合金上生长的氧化锌纳米棒样品的开启电场依次升高；由于氧化锌纳米棒与硅基底之间具有更好的附着性能，硅片基底制备的氧化锌纳米棒场发射性能最好，并显示出最好的发射稳定性，在电流密度0.5mA/cm²下持续工作15h时，其电流波动小于10%。