强激光与粒子束
2023, 35(3): 034005
中山大学 电子与信息工程学院, 光电材料与技术国家重点实验室, 广东省显示材料与技术重点实验室, 广州 510275
作为一种典型的近藤拓扑绝缘体, 近年来六硼化钐(SmB6)材料受到了凝聚态物理和材料科学领域研究者的广泛关注。与块体材料相比, SmB6纳米材料由于具有更大的比表面积而拥有更为丰富的表面电子态, 因此被认为是一个研究表面量子效应和物理机制的理想平台。由于场发射电流主要来源于纳米材料的表面态, 所以研究SmB6纳米材料的场发射特性可以为研究其表面量子特性提供有益的参考。本研究利用化学气相沉积法, 通过控制实验条件在硅衬底上分别实现了SmB6纳米带和纳米线薄膜的生长。研究结果表明: 所制备的SmB6纳米线和纳米带分别为沿着[100]和[110]方向生长的立方单晶结构。场发射特性的测试结果发现: SmB6纳米带薄膜的开启电场为3.24 V/μm, 最大电流密度达到了466.16 μA/cm 2, 其场发射性能要优于纳米线薄膜。同时考虑到SmB6拥有很低的电子亲和势、高电导率和丰富的表面电子态, 所以若可以进一步提高其场发射特性, 那么很可能在冷阴极电子源领域有潜在应用。
六硼化钐 近藤拓扑绝缘体 纳米线 纳米带 场致电子发射 samarium hexaboride (SmB6) topological Kondo insulator nanowires nanobelts field emission (FE)
在微通道板输出端镀制一层逸出功更高的金属膜以覆盖原有的镍铬电极，从而减小微通道板输出电子的动能以及在荧光屏上的弥散，提高微通道板的分辨力.实验结果表明，在微通道板的输出端镀制一层20 nm厚的银层（逸出功为4.3 eV）后，微光像增强器的分辨力从60 lp/mm提高到64 lp/mm，提高了6.6%；而镀制一层20 nm厚的铂层（逸出功为6.4 eV）后，超二代像增强器的分辨力从60 lp/mm提高到68 lp/mm，提高13%.在分辨力提高的同时，微通道板的增益会下降，镀银和镀铂后的微通道板，增益分别下降到原有值的74%和33%.金属膜的逸出功越高，分辨力提高的百分比越高，增益下降的百分比也越高.所以采用该方法来提高微通道板分辨力时，需要采用高增益的微通道板，从而使微通道板的增益下降以后仍能满足使用要求.
微通道板 像增强器 分辨力 逸出功 二次电子发射系数 原子层沉积 Microchannel plate Image intensifier Resolution Work function Secondary electron emission yield Atomic layer deposition 光子学报
2019, 48(12): 1223002
1 郑州师范学院 物理系, 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
利用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD), 在镀金属钛的纯平陶瓷衬底上制备出一层微米量级的类球状金刚石聚晶颗粒碳膜。通过拉曼光谱仪、X射线衍射仪分析了碳膜的成分, 通过扫描电子显微镜观察了碳膜的外部形貌。最后利用场发射的二级结构装置测试了碳膜的场发射性能。讨论了金刚石聚晶碳膜的场发射机理, 得出碳膜场发射性能优异的原因是金刚石聚晶碳膜表面存在强大的场增强现象。
场致电子发射 金刚石聚晶碳膜 MPCVD MPCVD field electron emission diamond polycrystalline carbon film
1 福州大学物理与信息工程学院, 福州 350108
2 场致发射显示技术教育部工程研究中心, 福州 350108
通过丝网印刷将四针状纳米氧化锌(tetrapod-liked zinc oxide nanoneedles, T-ZnO)转移到电极表面, 采用旋涂的方法在T-ZnO阵列上方形成连续的、悬浮结构的还原石墨烯(reduced graphene oxide, rGO)层薄膜, 制备出以T-ZnO为支撑层的T-ZnO/rGO复合薄膜冷阴极。实验表明: 相对于T-ZnO阴极, T-ZnO/rGO薄膜阴极发射电流密度提高、开启场强与阈值场强降低, 其开启场强为2.5 V/μm (电流密度10 μA/cm2), 阈值电场为3.8 V/μm (电流密度为1 mA/cm2), 具有良好的场发射性能。
还原氧化石墨烯 四针状氧化锌 复合阴极 场致电子发射 reduced graphene oxide tetrapod-liked zinc oxide composite emitters electron field emission
1 西北核技术研究所 高功率微波技术重点实验室，陕西 西安 710024
2 上海交通大学 物理与天文学院，上海 200240
探索提高真空击穿阈值的方法，对脉冲功率技术的发展和应用具有重要意义。在金属表面电子发射理论分析的基础上，采用有限元法计算电极表面电场随二极管电压的变化规律，设计实验系统，并开展实验研究。实验对比钛合金TC4阴极在不同表面粗糙度下真空击穿阈值，实验表明，当阴极表面粗糙度(轮廓最大高度Rz)分别为26.13?m,10.41?m,6.75?m,1.12?m,0.13?m时，击穿阈值分别为306?kV/cm,345?kV/cm,358?kV/cm,392?kV/cm,428?kV/cm。当Rz由26.13?m减小至0.13?m时，击穿阈值提高39%。金属表面击穿阈值随Rz减小而提高，减小金属表面的Rz，是提高真空击穿阈值的有效方法。
场致爆炸电子发射 表面粗糙度 真空击穿阈值 field-induced explosive electron emission surface roughness vacuum breakdown threshold 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(1): 174
1 金陵科技学院 电子信息工程学院, 南京 211169
2 中原工学院 电子信息学院, 郑州 450007
应用带保护气进行烧结的方法, 制作了一种双半导体底层碳纳米管薄膜阴极.利用烧结的银浆形成条形银电极, 在条形银电极表面制作了具有相同宽度且平行排列的ZnO掺杂底层和TiO2掺杂底层, 在掺杂底层上面制备了碳纳米管膜层.由于保护气的防氧化屏蔽, 碳纳米管膜层中的碳纳米管未受损害, ZnO粒子和TiO2粒子也在烧结过程中得到了很好地保护, 双半导体底层碳纳米管薄膜阴极获得更优的电子发射特性, 且电子发射稳定性也得到有效增强.与普通条形银电极碳纳米管阴极相比, 双半导体底层碳纳米管薄膜阴极能够将开启电场从2.09 V/μm降低到1.91 V/μm, 将最大电子发射电流从1 653.5 μA提高到2 672.9 μA.在2.69 V/μm电场作用下, 普通条形银电极碳纳米管阴极的电子发射电流仅为421.1 μA, 而双半导体底层碳纳米管薄膜阴极的电子发射电流能够达到723.5 μA.从发射电流稳定性实验曲线可以看出, 双半导体底层碳纳米管薄膜阴极实现了稳定的电子发射, 表明ZnO掺杂底层和TiO2掺杂底层能够应用于真空环境.利用数码相机获得了具有良好质量的发射图像, 验证了双半导体底层碳纳米管薄膜阴极制作的可行性和适用性.
薄膜阴极 掺杂底层 烧结 丝网印刷 电子发射 Film cathode Blending underlayer Sintering Screen-printing Electron emission
西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室, 西安 710049
为了简便快捷地计算微波击穿电场, 依据电子扩散模型的基本理论, 结合气体放电的基本参量, 应用特征扩散长度的概念, 给出了适合于规则结构微波部件的击穿电场的计算方法。为避免各种气体参数的不确定性对计算准确度的影响, 对等效直流电场与特征扩散长度之间的实验关系进行了拟合, 并根据等效直流电场的定义, 得出了一个适用于较高气压范围的击穿电场计算表达式。为了将该计算表达式扩展到更低的气压范围, 综合考虑了电子扩散模型和基于二次电子发射现象的真空微放电机理, 引入了一个合理形式的等效扩散长度, 进一步给出了适合于更广气压范围的微波击穿电场的计算表达式, 计算结果更符合A.D.Macdonald的实验结果。
微波击穿 等效扩散长度 特征扩散长度 气体放电 微波 二次电子发射 microwave breakdown equivalent diffusion length characteristic diffusion length gas discharge microwave secondary electron emission 强激光与粒子束
2018, 30(11): 113001
1 郑州师范学院 物理系, 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
研究了金刚石聚晶碳膜的生长过程, 以及不同生长阶段碳膜的场发射性能。通过磁控溅射法在陶瓷上镀一层金属钛作为制备碳膜的衬底, 将衬底放入微波等离子体化学气相沉积腔中, 经过不同的沉积时间制备出一系列的碳膜。利用SEM、Raman光谱仪、X射线衍射仪等仪器, 对碳膜进行了形貌与成分分析, 最后利用二极结构场发射装置, 测试了碳膜的场发射性能。着重讨论了金刚石聚晶碳膜生长过程中的变化, 并且对金刚石聚晶碳膜的场发射机理进行了深入研究。
微波等离子体化学气相沉积 场致电子发射 金刚石聚晶碳膜 microwave plasma chemical vapor deposition field electron emission diamond polycrystalline carbon film
