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。
延安大学 信息与通信工程研究所, 陕西 延安 716000
采用胶带粘贴、金相砂纸摩擦、射频氢等离子体工艺对钛基纳米金刚石涂层进行了处理, 分析了它们对样品的微观表征、场发射性能、发光效果的影响。首先通过电泳法将金刚石粉末移植到金属钛片上, 然后经过真空热处理、表面后处理工艺形成了场发射阴极涂层, 最后对样品进行了微观表征、场发射特性与发光测试。结果表明, 胶带处理在场强达到10 V/μm时, 场发射电流密度从50 μA/cm2增j加到72 μA/cm2; 金相砂纸处理在10 V/μm场强下的场发射电流由48 μA/cm2提高到82 μA/cm2; 适当的氢等离子体处理有助于降低表面功函数, 使得金刚石表面的悬键被氢原子饱和, 在其表面形成C—H键, 进一步降低了电子亲和势, 从而提高了样品的场发射性能和发光均匀性。
纳米金刚石涂层 后处理工艺 场发射特性 发光效果 nano-diamond coating surface treatment process field emission characteristics luminescence effect
1 延安大学 物理与电子信息学院, 延安 716000
2 西北大学 信息科学与技术学院, 西安 710127
利用水热法制备了菊花状的氧化锌纳米棒, 并进行表征, 将纳米氧化锌掺入纳米金刚石中配制成电泳液, 超声分散后电泳沉积到钛衬底上, 再经热处理后进行场发射特性的测试.结果表明：未掺混的金刚石阴极样品的开启电场为7.3 V/μm, 在20 V/μm的电场下, 场发射电流密度为81 μA/cm2;掺混后阴极样品的场发射开启电场降低到4.7~6.0 V/μm, 在20 V/μm电场下, 场发射电流密度提高到140~158 μA/cm2.原因是纳米ZnO掺入后, 增强了涂层的电子输运能力、增加了有效发射体数目, 提高了场增强因子β, 而金刚石保证了热处理后涂层与衬底的良好键合, 形成了欧姆接触, 降低了场发射电流的热效应.场发射电流的稳定性随掺混ZnO量的增加而下降, 要兼顾场发射电流密度及其稳定性, 适量掺入ZnO可有效提高纳米金刚石的场发射性能.
表征 场发射特性 水热法 纳米金刚石 氧化锌纳米棒 掺混 键合 Characterization Field emission characteristics Hydrothermal route Nano-diamond ZnO nanorods Mixed Bonding
以醋酸锌和氨水为原料,采用直接水热法制备锥形纳米ZnO。借助于XRD、SEM等测试手段,对锥状纳米ZnO薄膜的制备条件、场发射特性和稳定性进行分析研究。研究结果表明,水热法直接合成的锥状纳米ZnO具有良好的场发射特性, 是场发射平板显示器阴极的理想材料。
氧化锌 锥状 水热法 场发射特性 ZnO nanomaterial cone-shaped hydrothermal method field emission performance
延边大学 理学院 物理系,吉林 延吉 133002
采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-CVD)技术,以CH4和H2为源气体,硅片为衬底制备了碳膜。利用拉曼光谱仪和扫描电子显微镜成功研究了基板偏压、沉积时间、CH4浓度等工艺参数的改变对碳膜絮状结构的影响。通过分析碳膜结构和形貌,得出纳米絮状碳膜的最佳工艺参数。通过电流密度-电场(J-E)曲线 和Fowler-Nordheim(F-N)曲线,研究了CH4浓度对纳米絮状碳膜的场发射特性的影响。随着CH4浓度的增加,碳膜的阈值电场逐渐降低,发射电流密度逐渐增加。
电子回旋共振化学气相沉积 纳米絮状碳膜 场发射特性 electron cyclotron resonance plasma chemical vapor carbon-film of nano-catkin field emission
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京100039
采用半导体光刻技术在硅衬底上获得图形化掩膜,然后用热化学气相淀积(T-CVD)的方法制备了图形化的碳纳米管线阵列,用扫描电镜和拉曼光谱仪对碳纳米管进行了表征。研究了图形化碳纳米管线阵列的场发射特性,并与无图形化处理的碳纳米管薄膜样品的场发射特性进行了比较。当发射电流密度达到10 μA/cm2时,无图形化处理的碳纳米管薄膜、10 μm碳纳米管线阵列以及2 μm碳纳米管线阵列样品的开启电场分别为3 V/μm、2.1 V/μm和1.7 V/μm;而当电场强度达3.67 V/μm时,相应的电流密度分别为2.57 mA/cm2、4.65 mA/cm2和7.87 mA/cm2。 实验结果表明,图形化处理后的碳纳米管作为场发射体,其场发射特性得到了明显的改善。对改善的原因进行了分析和讨论。
碳纳米管 线阵列 热化学气相淀积 场发射特性 carbon nanotube line array thermal chemical vapor deposition field emission characteristic
1 北京大学信息科学技术学院电子学系,纳米器件物理与化学教育部重点实验室,北京,100871
2 北京普莱思科技有限责任公司
研制了一台集低能电子点源显微镜和场发射显微镜于一体的设备.研制的过程中,解决了包括超高真空的获得,外界振动的隔离,爬行器及其控制电路的设计,场发射电流-电压自动测量,超高真空换样等一系列问题.利用该设备,获得了放大倍数大于104的投影像,并且测量了单根多壁碳纳米管的场发射特性.
低能电子点源显微镜 场发射显微镜 场发射特性
