金刚石膜表面ZnO纳米棒制备及场发射性能研究

以硝酸锌为原料,乌洛托品为催化剂,采用水热法分别在自支撑金刚石膜及硅基底上制备了ZnO纳米棒。采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、PL谱、场发射测试表征了ZnO纳米棒/硅及ZnO纳米棒/自支撑金刚石膜的形貌、尺寸及场发射性能。结果表明,在两种基底上制备的ZnO纳米棒均沿c轴方向生长,其中在自支撑金刚石膜上制备的ZnO纳米棒出现了尖端现象,并且具有更好的结晶度、纯度与更少的结构缺陷,其开启电场为6.8 V/μm,在11.9 V/μm的电场下,发射电流密度为0.20 m A/cm~2,场增强因子比在Si基底上制备的ZnO纳米棒的场发射性能高11.5倍。     

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。