六硼化镧薄膜场致发射的特性

阵列薄膜是在制备好的尖锥阵列上沉积其他材料的薄膜,以提高场发射阴极性能,它是一种有效的提高场发射阴极性能的方法。在n型硅片上先后采用氧化、光刻、干法刻蚀、氧化削尖等工艺,制备出曲率半径很小的硅尖锥场发射阵列,硅阵列中每个硅尖锥的底半径约2μm,锥高约1.04μm,每个硅尖之间间隔6μm,尖端的曲率半径约50nm,锥角约56°,尖锥阵列的密度约106/cm2。为了降低硅尖锥的功函数及提高抗离子轰击能力,通过电子束蒸发在硅尖阵列上沉积六硼化镧(LaB6)薄膜,薄膜的厚度大约50nm,锥尖曲率半径变为约111nm。X射线衍射(XRD)分析结果表明,电子束沉积在硅尖端的LaB6具有良好的结晶特性。硅尖锥及不同的真空度下阵列薄膜的场致发射I-V特性及电流发射稳定性的测试结果表明:沉积LaB6的薄膜阴极阵列的总发射电流达到125μA,是纯硅尖锥阵列125倍。并且硅阵列六硼化镧薄膜具有良好的场发射稳定性,是一种理想的薄膜场发射阵列。     

基于图形化生长纳米氧化锌场致发射阴极阵列的研究

采用光刻技术在覆盖有氧化锌(ZnO)薄膜的ITO玻璃片衬底上实现图形化生长,结合水热法在衬底上制备出结构完整、排列一致的ZnO矩形和圆环型单元阵列。在图形化的基础上二次生长ZnO纳米锥阵列,锥长度最大可达到10μm,远大于一次生长的长度,并且发现锥顶有很多精细的类似针状的纳米量级微细结构。分析了非图形化、图形化一次以及图形化二次生长的ZnO纳米锥阵列的场致发射性能。使用图形化二次生长的ZnO纳米锥阴极阵列制作了12.7cm(5inch)的场发射显示器(FED),能实现全屏发光。实验结果表明,图形化二次生长的ZnO纳米锥阵列发射电流密度为最大,可达0.6mA/cm2,其开启场强为2.5V/μm。图形化生长ZnO纳米锥的方法是一种能较好改善材料场发射性能的好方法,为寻求良好场发射性能材料的制备提供了一条有效的实验途径。     

纳米TiO2叶片状阵列电极的制备及其在染料敏化太阳电池中电子的输运性能

在低温条件下采用定向刻蚀技术, 对金属Ti片表面用H₂O₂溶液进行刻蚀氧化, 制备了垂直生长的纳米TiO₂叶片状阵列薄膜电极. 通过X射线衍射分析表明, 纳米TiO₂叶片状阵列薄膜经500 ℃下烧结1 h后, 从无定型转变为锐钛矿相. 场发射扫描电子显微镜观察表明: 在80 ℃下的H₂O₂溶液刻蚀氧化, 经1 d制备得到的是Ti片表面垂直生长的叶片状阵列, 其形貌均匀且完整地 关键词： 2')" href="#">纳米TiO₂ 叶片状阵列电极 染料敏化太阳电池 电子传输     

场发射栅孔阵列的制备

 采用硅的局部氧化技术以及湿法刻蚀技术,利用2.6 μm的光刻掩模板在n型硅片上形成了栅极孔径为1 μm的场发射阴极的栅极空腔阵列,实现了用大阵点尺寸的栅极掩模板制备较小尺寸栅孔阵列。硅的湿法刻蚀溶液采用各向同性的硝酸和氢氟酸混合溶液,刻蚀后空腔的深度和宽度均随刻蚀时间线性增加。同时,由于刻蚀溶液具有较高的Si/SiO₂ 刻蚀选择比,栅极孔径随刻蚀时间增大的速度远低于深度和宽度增大的速度,栅极孔径主要取决于掩模的尺寸和氧化层的厚度。通过选择掩模板的尺寸以及氧化层的厚度,采用局部氧化技术和湿法刻蚀技术能够制备出微米或亚微米的场发射阴极的栅极空腔阵列。     

紫外光下纳米TiO2薄膜亲水性机理的电化学研究

利用溶胶 凝胶方法在透明导电玻璃ITO (SnO2 ∶In)表面制备纳米TiO2 薄膜 ,XRD谱图表明TiO2 是锐钛矿晶型 ,AFM (Atomic Force Microscope)测得薄膜表面粒子约为 10 0nm .研究了ITO表面纳米TiO2 薄膜的光致亲水性变化 .通过循环伏安技术测定TiO2 薄膜电极在 2 5 3.7nm的紫外光照射后的电化学行为推测光致亲水性机理 .发现在紫外光照射一定时间后 ,TiO2 薄膜电极的循环伏安图在 +0 .0 35V处出现新的氧化峰 ;且随光照时间的增加 ,氧化峰的峰电流增大 ,溶液中的溶解氧对峰电流的大小有明显影响 .实验表明 ,在紫外光照下电极表面有Ti3 + 产生 ,证实了TiO2 薄膜的光致亲水性转变过程与Ti3 + 的生成导致的表面结构变化有关     

利用胶体小球掩蔽刻蚀技术制备的半导体纳米阵列的场电子发射特性

利用胶体小球掩蔽刻蚀技术,制备了单晶硅纳米阵列,利用原子力显微镜观察了硅阵列的表面形貌,实验结果表明,硅柱阵列具有高密度和较好的均匀性。同时研究了单晶硅纳米阵列的场电子发射特性。为了提高样品的场发射性能,在所制备的单晶硅有序纳米阵列上生长了一层非晶碳薄膜。与单晶纳米硅柱阵列相比,覆盖有非晶碳膜的样品的场电子发射特性有了明显的改善,表现在场发射的开启电场下降,同时场发射增强因子得到增加。结果表明非晶碳膜确实能够降低电子发射的表面有效势垒,从而增强了场电子发射特性。     

纳米碳管阵列场发射电流密度的理论数值优化

以纳米碳管阵列为研究对象,利用镜像悬浮球模型及Fowler-Nordheim电流密度公式,对纳米碳管阵列的场发射电流密度进行计算,进而综合考虑场发射增强因子及场发射电流密度对纳米碳管阵列场发射性能进行定量优化.参考碳管阵列场发射电流密度最大值及场发射增强因子,表明当纳米碳管阵列间距为碳管高度十分之一时,纳米碳管阵列的场发射性能得到优化.与以前的理论估算结果相比,优化的阵列间距进一步减小.当纳米碳管间距过大,场发射增强因子增加,而场发射电流密度会在更大程度上减小;当纳米碳管密度较大时,场发射增强因子受到静电 关键词： 纳米碳管 场发射 增强因子 电流密度     

场发射冷阴极微栅孔阵列制备技术

实现了一种采用聚苯乙烯纳米球自组装技术和微机械制造技术加工的场发射阴极用亚微米栅极微孔阵列。设计了一套完整的工艺实验方案,首先采用微球自组装技术获得了亚微米级金属网孔掩膜,然后通过反应离子刻蚀技术获得了亚微米栅极孔阵列,从而实现了集成度高、分布均匀的周期性亚微米孔洞阵列的制备,微孔集成度达到108cm-2。实验研究了氧气刻蚀聚苯乙烯微球的规律。采用金属掩膜,四氟化碳干法刻蚀二氧化硅,获得了深度为500 nm的微孔。实验结果证明该工艺方案是一种获得大面积、均匀分布、集成度高的场发射冷阴极栅孔阵列的有效方法。     

金刚石锥阵列的无掩膜刻蚀制备及其形貌演变机制

为获得具有优良场发射性能的金刚石锥阵列,利用偏压热灯丝化学气相沉积系统分别在高质量大颗粒金刚石厚膜与纳米金刚石薄膜上进行了无掩膜刻蚀研究,系统比较了高质量大颗粒金刚石厚膜与纳米金刚石薄膜的刻蚀特性,制备了大面积均匀金刚石锥阵列和高长径比(20∶1)金刚石纳米线阵列,探讨了金刚石锥的刻蚀形成机理。     

新型的覆纳米粒子薄膜阴极的研究

采用直流磁控溅射的方法制备出Ir金属纳米粒子薄膜.利用扫描电子显微镜分析了纳米粒子的形态和分布以及不同工艺条件对粒子粒径及形貌的影响,表明纳米粒子的大小可通过调节溅射气体压强来控制.在25%孔度的W海绵基体内浸入6∶1∶2铝酸盐发射物质,然后在其表面沉积上厚度为200—500 nm的纳米粒子薄膜层,最后在H₂气中1200℃烧结,即制成了新型纳米粒子薄膜阴极.利用阴极发射微观均匀性测试仪对纳米粒子薄膜阴极和传统覆膜阴极的热电子发射的均匀性进行了对比研究.采用飞行时间质谱仪测试了真空本底、纳米粒子薄膜阴极、传统覆膜阴极等各种阴极蒸发物的成分,研究了阴极蒸发速率与阴极温度的关系,比较了不同阴极蒸发速率的大小.研究了Ba-W阴极覆上纳米粒子薄膜后的发射特性. 关键词： 纳米粒子薄膜 热阴极 发射均匀性 蒸发     

Fabrication and properties of film-under-gate field emission arrays with SnO2 emitters for flat lamp

The film-under-gate field emission arrays (FEAs) have been fabricated on the glass substrates by conventional photolithography, anodic oxidation and lift-off method. SnO₂ emitters were deposited on the cathode electrodes of under-gate triode by screen printing. The image of film-under-gate field emission arrays with SnO₂ emitters was measured by the optical microscopy and field emission scanning electron microscopy (FESEM). The electric field distributions and electron trajectories of film-under-gate triode were simulated in the same anode voltage and different gate voltage by ANSYS. I-V characteristics of film-under-gate triode with SnO₂ emitters were investigated. It indicated that the SnO₂ emitters by screen printing uniformly distributed on the surface of cathode electrodes. The maximum anode current in this triode structure could come to 385 μA and the highest lightness was approximately 270 cd/m² as the gate and anode voltage was 140 V and 2000 V, respectively, at the anode-cathode spacing of 1100 μm. Moreover, the emission current fluctuation was less than 5% for 8 h. It showed that the fabricated device has a good stability of field emission performance and long lifetime, which may lead to practical applications for field emission electron source based on flat lamp for back light units (BLUs) in liquid crystal display (LCD).     

An improved planar-gate triode with CNTs field emitters by electrophoretic deposition

An improved planar-gate triode with carbon nanotubes (CNTs) field emitters has been successfully fabricated by conventional photolithography, screen printing and electrophoretic deposition (EPD). In this structure, cathode electrodes and ITO arrays linked with gate electrodes were interdigitated and paralleled on the same plane although the gate electrodes and cathode electrodes were isolated by dielectric layer, a so-called improved planar-gate triode structure. An electrophoretic process was developed to selectively deposit CNTs field emitters onto cathode electrodes in the CNTs suspension by an applied voltage between the gate electrodes and cathode electrodes. The optical microscopy and FESEM image showed that the CNTs emitters with the uniform packing density were selectively defined onto the cathode electrodes. In addition, field emission characteristics of an improved planar-gate triode with CNTs field emitters were investigated. The experiment results indicated that the turn-on voltage of this triode structure at current density of 1 μA/cm² was approximately 55 V. The anode current and gate current came to 396 μA and 325 μA, at gate voltage and anode voltage of 100 V and 4000 V, respectively and at the anode-cathode spacing of 2000 μm. The emission image became brighter and the luminous image with dot matrix on the anode plate obviously increased with the increase of the gate voltage. Moreover, the emission current fluctuation was smaller than 5% for 11 h, which indicated that the improved planar-gate triode has a good field emission performance and long lifetime.     

平栅极结构碳纳米管场发射性能实验

研究了碳纳米管(CNT)场发射显示器(FED)三电极结构的平栅极结构,得到了进一步降低场致发射的开启电压和缩小动态调制电压范围的方法,同时也为相关的场发射安全操作提供了借鉴。实验表明:二极结构场发射调制电压范围较大,调制电压达上千伏,而在三电极的平栅极结构中通过调节阳极电压不仅可控制显示亮度,还对栅极调制电路有保护作用。适当升高阳极电压、适当缩短阴极和阳极之间的距离以及阴栅极经老化后可减小栅极调制电压, 同时还能有效的降低场致发射的动态调制电压的范围。这对新一代的显示器研制提供帮助。     

超细SnO_2纳米晶粒带边光吸收的线度效应

采用超细过滤方法 ,分别制备含有平均线度小于 2nm的超细SnO2 纳米晶粒的酸性和碱性溶胶溶液 .通过动态光散射、X射线衍射和晶粒透射电子显微镜像测量 ,确定了SnO2 晶粒的线度 .对其光吸收谱测量发现 ,超细过滤后酸性和碱性溶胶溶液中晶粒的带边光吸收能量均有明显蓝移 .分析结果表明 ,SnO2 晶粒的线度减小是同类晶粒带边光吸收蓝移的主要原因 .     

Growth Mechanism and Characterization of Single-crystalline Ga-doped SnO2 Nanowires and Self-organized SnO2/Ga2O3 Heterogeneous Microcomb Structures

Ga掺SnO2单晶纳米线和SnO2/Ga2O3自组织异质微米梳是通过简单的热蒸发沉淀法一步制得的,并通过X射线粉末衍射(XRD)、场激发扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能量散射谱仪(EDS)、选区电子衍射谱(SAED)进行表征．从FE-SEM的图片上可以看出生成的产物具有纳米线和一种新的微米梳状形貌．XRD、SAED和EDS显示他们是单晶四角形的SnO2．产物的主干呈带状,纳米带阵列均匀的分布在主干的一侧或两侧．大量的Ga2O3纳米颗粒沉积在微米梳的表面．主干纳米带主要沿着[100]方向生长, 自组织的纳米带分支则在主干的(100)面上沿着[110]或者[110]方向生长．由于Ga的大量掺杂,光致发光谱的衍射峰发生红移并严重变宽．针对SnO2:Ga2O3异质微米梳的生长过程进行了解释,并讨论了实验条件对形貌的影响．     

秧苗状Zn2SnO4纳米线的制备及光致发光性能研究

本文通过化学气相沉积方法成功制备了秧苗状Zn2SnO4纳米线,X射线衍射表明,样品为面心立方结构的Zn2SnO4,同时含有少量的ZnO物相,并且可以通过延长沉积时间的方法获得较为纯净的Zn2SnO4材料.SEM结果显示样品形貌为秧苗状的纳米线.通过样品的光致发光谱的研究发现,Zn2SnO4 的紫外发光强度随着ZnO杂相...     

Contacting boron emitters on n‐type silicon solar cells with aluminium‐free silver screen‐printing pastes

In the production of n‐type Si solar cells, B diffusion is commonly applied to form the p⁺ emitter. Up to now, Ag screen‐printing pastes, generally used to contact P emitters, had been incapable of reliably contact B emitters. Therefore, a small amount of Al is generally added to Ag pastes to allow for reasonable contact resistances. The addition of Al, however, results in deep metal spikes growing into the Si surface that can penetrate the emitter. Losses in open‐circuit voltage are attributed to these deep metal spikes. In this investigation we demonstrate, that state‐of‐the‐art Al‐free Ag screen‐printing pastes are capable to contact BBr₃‐based B emitters covered with different dielectric layers and reach specific contact resistances <1 mΩ cm². Bifacial n‐type solar cells with Al‐free Ag pastes on both sides show efficiencies of up to 18.3% and series resistances <0.5 Ω cm². (© 2016 WILEY‐VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim)     

气相合成SnO2超微粒薄膜研究

用直流气体放电活化反应蒸发法在玻璃基片上沉积的SnO2超微粒薄膜,研究其过程中各工艺参数对薄膜结构的影响及作用机理,结果表明,SnO2超微粒薄膜粒径随氧分压增加而增大;蒸镀时间的延长有助于SnO2的生成,也使薄膜发生晶化;而增加放电电压,则薄膜出现外延单晶生长趋势。     

热处理对纳米金刚石涂层场发射性能的影响

用旋涂法在金属钛衬底上涂敷纳米金刚石,经过适当的热处理形成金刚石涂层与金属钛衬底的化学键合,即形成衬底与涂层之间的过渡层,从而为纳米金刚石颗粒提供电子,使其成为有效的发射体。用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射和拉曼散射等手段分析了温度对键合效果以及场发射性能的影响,温度过高或过低都不利于提高纳米金刚石涂层的场发射性能,只有在700℃左右对样品进行热处理,才能得到较好的键合状态。改变涂膜时旋涂的次数以获得不同涂层厚度的样品,对其在700℃的相同温度下进行热处理,发现涂层过厚或过薄都不利于样品发射性能的提高。旋涂9次并于700℃热处理的样品具有较好的场发射性能,其发射阈值场强可达4.6V/μm,而15.3V/μm场强下的电流密度为59.7μA/cm2。     

高压对纳米ZnO和ZnO/SnO2复合材料的结构和发光性能的影响

 利用溶胶-凝胶法制备出了纳米晶ZnO与含有3%摩尔分数SnO₂的ZnO/SnO₂复合材料,在六面顶压机上对制备出的两种样品进行了室温下、6GPa的高压处理。采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和光致荧光谱（PL）等方法,对高压处理前后样品的结构和发光性质进行了表征。结果表明：高压处理后回收到的纳米晶ZnO和ZnO/SnO₂复合材料的平均粒径分别减小5.9%和26.3%;高压处理后ZnO和ZnO/SnO₂复合材料光致发光谱的发光带强度都有所降低,但ZnO/SnO₂复合材料发光带强度降低幅度比纯ZnO小,对产生这些现象的原因进行了讨论。