1 国家纳米科学中心中国科学院纳米光子材料与器件重点实验室（筹），北京 100190
2 国家纳米科学中心中国科学院纳米卓越中心，北京 100190
3 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
在原子尺度上研究电荷输运超快动力学特性，对于揭示光催化、光合作用等物理化学过程的机制有着重要意义。与高能（>20 keV）电子束相比，低能（<500 eV）电子束在样品表面微弱的局域电场下有较大的散射截面，结合全息成像机制，可以实现亚纳米级的空间分辨能力。因此，若采用具有飞秒时间分辨能力的超快相干电子源，低能电子全息成像有望实现对原子尺度的电荷输运超快动力学过程的表征。首先介绍了超快低能电子全息成像的原理，然后讨论了超快相干电子源的产生机制和性能，在此基础上，阐述了超快低能电子全息成像的研究现状并展望了未来的发展趋势。
全息 电子全息成像 低能电子成像 超快电子源 相干电子源 场发射 电荷输运超快动力学
郑州航空工业管理学院 材料学院, 郑州 450046
采用射频等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术, 以甲烷为碳源, 在金属铜箔上制备了三维垂直石墨烯。通过调节生长参数, 进行了七组对比实验, 利用扫描电子显微镜, 拉曼光谱对垂直石墨烯的形貌、质量以及层数进行了表征, 用二级结构的场发射仪器测试了垂直石墨烯的场发射特性, 研究了垂直石墨烯的场发射特性与其形貌、质量和密度的关系, 并获得了开启电场低至0.29V/μm的场发射特性。研究结果表明, 垂直石墨烯是一种良好的场发射材料, 未来在真空电子源中具有广阔的应用前景。
1 郑州师范学院 物理与电子工程学院， 郑州 450044
2 郑州大学 物理工程学院 材料物理教育部重点实验室， 郑州 450052
采用微波等离子体化学气相沉积，在不同的沉积条件下得到两种微米金刚石颗粒薄膜，通过拉曼光谱仪和X射线仪分析了两种薄膜的成分，用扫描电子显微镜分析了两种薄膜的表面形貌，用二级结构的场发射装置研究了薄膜的场发射性能，最终分析并讨论了场发射性能优异的微米金刚石薄膜的特征。
微波等离子体化学气相沉积 微米金刚石聚晶薄膜 场发射 microwave plasma chemical vapor deposition method micron diamond films field emission
1 1.西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室, 西安 710049
2 2.西安交通大学 电子科学与工程学院, 西安 710049
3 3.生态环境部核与辐射安全中心, 北京 100082
量子限制效应使硅纳米线具有良好的场致发射特性, 结合多孔硅的准弹道电子漂移模型可提高场发射器件的性能。传统的金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线的效率较低, 本研究在传统方法的基础上引入恒流源, 提出电催化金属辅助化学刻蚀法, 高效制备了硅纳米线/多孔硅复合结构。在外加30 mA恒定电流的条件下, 硅纳米线的平均制备速率可达308 nm/min, 较传统方法提升了173%。研究了AgNO3浓度、刻蚀时间和刻蚀电流对复合结构形貌的影响规律; 测试了采用电催化金属辅助化学刻蚀法制备样品的场发射特性。结果显示样品的阈值场强为10.83 V/μm, 当场强为14.16 V/μm时, 电流密度为64 μA/cm2。
电化学 金属辅助化学刻蚀法 硅纳米线 多孔硅 场发射 electrochemistry metal assisted chemical etching silicon nanowire porous silicon field emission
1 郑州师范学院 物理与电子工程学院, 郑州 450044
2 郑州大学 物理工程学院 材料物理教育部重点实验室, 郑州 450052
采用微波等离子化学气相沉积方法, 以甲烷和氢气为反应气体, 在镀有金属钛的陶瓷衬底上, 制备了微米金刚石聚晶薄膜。利用扫描电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱对薄膜的化学组成、微观结构和表面形貌进行了表征。用二级结构的场发射仪和扫描隧道显微镜研究了薄膜的场发射性能, 结果表明微米金刚石聚晶薄膜发射点主要来源于聚晶颗粒。进一步研究了单个聚晶颗粒表面不同区域的发射性能, 发现多种因素对场发射的性能有影响。
微波等离子体化学气相沉积 微米金刚石聚晶薄膜 场发射 microwave plasma chemical vapor deposition micron diamond polycrystalline film field emission
郑州航空工业管理学院材料学院, 郑州 450015
利用化学气相沉积(CVD)法, 以甲烷为碳源在管式炉中合成了单体石墨纤维(MGF)。选取长度为3.426 mm, 顶端球面半径为11.26 μm的单体石墨纤维直立于圆铜片上作为阴极, 以导电ITO玻璃作为阳极, 采用二极管结构在真空室中进行直流场发射测试, 证实MGF的开启场强为0.477 5 V/μm。基于有限元仿真软件ANSYS进行电磁场分析, 计算了MGF在不同电压下的有效发射面积。结果表明, 当电压为5.36 kV时, MGF达到最大发射面积为796.226 μm2, 在实验测量电压范围内, 平均发射电流密度可以达到46.069 A/cm2, 单体石墨纤维具有良好的场发射特性。
单体石墨纤维 场发射 有效发射面积 电流密度 场增强因子 monomer graphite fiber field emission effective emission area current density field enhancement factor
东北师范大学 物理学院, 吉林 长春 130024
采用碳包埋方法制备了不同Eu2+掺杂浓度的七铝酸十二钙(C12A7∶x%Eu2+)导电荧光粉。在254 nm的紫外光激发下, 样品呈现出位于444 nm的蓝光宽带发射峰, 其来源于Eu2+的4f65d1-4f7跃迁。当Eu2+的掺杂浓度为1.0%时, 蓝光发射强度最大。通过漫反射吸收光谱结合经验公式可计算C12A7∶1.0%Eu2+粉末样品的困陷于笼中的电子浓度为3.40×1019 cm-3。在空气气氛下对C12A7∶1.0%Eu2+样品进行热处理, 通过减少困陷于笼中的电子浓度, 即增加困陷于笼中的O2-离子浓度, 可进一步提高样品的发光强度。阴极射线发光实验结果表明：铕掺杂七铝酸十二钙蓝光发射导电荧光粉在低压场发射显示器件中有潜在的应用前景。
稀土离子 蓝光发射 导电荧光粉 场发射显示 rare earth ion blue emitting conductive phosphor FEDs
1 福建师范大学 协和学院，福建 福州 350108
2 厦门理工学院 福建省功能材料及应用重点实验室，福建 厦门361024
3 西安交通大学 电子陶瓷与器件教育部重点实验室，陕西 西安710049
为了快速制备具有优良场发射性能的ZnO纳米线，对ZnO纳米线的生长机理及场发射性能进行研究。首先采用优化的两步法制备出高长径比的ZnO纳米线，其次采用SEM对ZnO的微观形貌进行表征，然后，在分析形貌特点的基础上，说明了强碱体系下ZnO纳米线薄膜的快速生长机理。最后，对典型样品的场发射性能进行了测试。测试果表明，优化后的两步法，只需3 h即可获得直径为40~50nm，长度为2.2~2.7 μm，长径比高达54的纳米线。薄膜的开启电场为3.6 V/μm，阈值场强为9.1 V/um，场增强因子β高达3 391。研究表明，高pH值溶液可以加快ZnO纳米线沿C轴方向的择优生长，获得高长径比的ZnO纳米线，进而获得优良的场发射性能。
纳米线 生长机理 场发射 ZnO ZnO nanowires growth mechanism field emission
由于受系统体积限制, 目前激光引信大视场探测方式无法满足小型化结构简单的需求。针对激光引信弧矢方向无漏探测、子午方向窄视场探测的技术要求, 提出了一种小型化大视场激光引信发射光学系统的设计方法, 采用由三个管芯线型阵列排布的隧道结半导体激光器作为发射光源, 合理选择光学视场空间布局方式, 设计了三象限扇形轮流发射方式激光引信发射光学系统, 其特点在于体积小、视场大、结构合理, 装调简单, 单路发射光学系统体积为8 mm×8.2 mm×15 mm, 单路弧矢方向探测视场达120°。设计的发射光学系统能够满足弹径为Φ70 mm的便携式防空导弹激光引信大视场目标探测要求, 解决了周视激光引信小型化的需求问题。
激光引信 大视场发射 小型化 laser fuze large FOV emission miniaturization 红外与激光工程
2018, 47(5): 0518001
1 南京信息工程大学1. 物理与光电工程学院
2 2. 电磁功能材料研究所, 南京 210044
运用数值计算方法分析了肖特基势垒反向隧穿电流的场发射(FE)、热场发射(TFE)以及基于WKB近似的积分计算模型等三种模型之间的关系, 阐述了场发射与热场发射模型的不足。通过分析积分计算模型的数值计算结果, 探讨了肖特基势垒反向隧穿电流随能量峰状分布的基本特征。
隧穿效应 肖特基势垒 热场发射 场发射 反向漏电流 tunneling effect Schottky barrier TFE FE reverse leakage current
