平行栅结构氧化锌场致发射显示器的研制

用陈化处理过的锌粉为原料,采用高温气相氧化法制备四针状氧化锌材料。应用厚膜、光刻工艺和丝网印刷法制作氧化锌场发射阴极阵列。将阴极板与阳极荧光板制成了5英寸(12.7 cm)单色平行栅结构场致发射显示器(FED)并对其进行了场发射性能测试。分析讨论了影响发射性能的栅极电压、阳极电压以及阴极厚度等参数。该FED在约4000 V阳极电压和300 V栅极电压的驱动下能实现全屏发光。实验结果表明,氧化锌平行栅结构FED具有良好的栅极调控作用,场致发射性能良好,具有良好的应用前景。     

碳纳米管薄膜场蒸发效应

在超高真空系统中对基于丝网印刷方法制备的碳纳米管薄膜的场蒸发效应进行实验研究. 实验发现, 碳纳米管薄膜样品存在场蒸发现象, 蒸发阈值场在10.0-12.6 V/nm之间, 蒸发离子流可以达到百皮安量级; 扫描电子显微镜分析和场致电子发射测量结果表明, 场蒸发会使碳纳米管分布变得更加不均匀, 会导致薄膜的场致电子发射开启电压上升(240→300V)、场增强因子下降(8300→4200)、蒸发阈值场上升(10→12.6V/nm), 同时使得薄膜场致电子发射的可重复性明显变好. 场蒸发也是薄膜自身电场一致性修复的表现, 这种修复并非表现在形貌上, 而是不同区域场增强因子之间的差距会越来越小, 这样薄膜场致电子发射的可重复性和稳定性自然会得到改善.     

掺杂对碳纳米管拉曼光谱及场发射性能的影响

采用高温热解法在860℃分别制备出了镓、氮以及硼和氮掺杂的碳纳米管,提纯后利用丝网印刷工艺分别将它们制备成薄膜,并测试了它们的拉曼光谱与场发射性能。测试结果表明,掺杂纳米管的缺陷密集度比纯碳纳米管明显增大,而它们的场致电子发射性能则与掺杂元素的性质密切相关。镓和氮掺杂的纳米管均具有非常优异的场发射性能,而硼和氮共掺杂的纳米管的场发射性能很差。掺杂引起碳纳米管费米能级附近能态密度的变化及功函数的降低是其具有优异场致电子发射性能的主要原因。     

四针氧化锌制备及其场致发射特性

采用了VS(Vapor-Solid)的方法制备了四针状ZnO,以此作为场致电子发射的冷阴极材料。并对材料进行了扫描电镜(SEM)和X射线粉末衍射(XRD)测试分析,揭示其表面形态和晶体结构。同时将阴极与印刷有荧光粉的阳极板组装成二极管结构场致发射显示屏,并进行了场致发射特性实验。该二极管结构的开启电压为3.6V/μm,其阈值电压为6.6V/μm,相应的电流密度为0.2mA/cm2,并且具有稳定的电流密度和均匀的显示效果。实验证明ZnO是一种优良的场致发射冷阴极材料,具有广阔的应用前景。     

硅掺杂铝镓氮薄膜场发射性能研究

利用脉冲激光沉积,分别制备了一系列不同Si掺杂浓度的铝镓氮(AlGaN)薄膜.对此薄膜进行场致电子发射测试表明,Si掺杂浓度为1％的AlGaN薄膜具有最好的场发射特性.相对于非掺杂样品,其场发射电流明显增加,场发射开启电场显著降低.掺杂带来载流子浓度的提升,为场发射提供足够的电子源,使样品的场发射性能提升.但掺杂浓度的进一步提高,薄膜缺陷增加,电子迁移率降低,其薄膜内部电子输运能力降低大于电子浓度的增加对场电子发射的贡献,导致场发射性能开始变差.     

四角状氧化锌纳米材料的场致发射平板显示器

利用真空封装工艺，制备了四角状氧化锌纳米材料的平板显示器，研究了其阴极的场致发射的特性，实现了显示器的全屏点亮.通过显示器稳定性的讨论，发现四角状氧化锌纳米材料在低真空也能有较好的场发射特性.实验结果表明了氧化锌纳米材料是一种很好的场致发射阴极材料. 关键词： 纳米材料 场致发射 平板显示器     

不同掺杂砷化镓光电阴极光电发射性能分析

采用分子束外延技术制备了具有相同的均匀掺杂或指数掺杂的反射式(r-mode)和透射式(t-mode)GaAs光电阴极样品。利用在线光谱响应测试系统测试了它们的光谱响应,并对实验曲线进行拟合,得到了电子扩散长度和积分灵敏度。结果表明,经工艺处理后的t-mode样品,在均匀掺杂情况下其电子扩散长度的减小量是指数掺杂情况的两倍,积分灵敏度的降低量后者比前者少3%,因此指数掺杂方式有利于降低组件制备工艺对阴极材料发射层的影响。     

表面微结构对碳化硅晶须掺杂石墨阴极爆炸电子发射性能的影响

爆炸发射阴极已广泛应用于高功率微波源,但常规场致爆炸发射阴极存在使用寿命短或电子发射不均匀的问题,改善阴极材料是解决这一问题的有效途径.本文将碳化硅晶须掺杂到石墨中制备得到阴极,从二极管电流波形上升沿和输出微波脉宽产生的变化着手,分析了碳化硅晶须掺杂石墨阴极表面材料成分和微观形貌对其电子发射性能的影响机理.研究发现,碳化硅晶须的存在,不仅有利于阴极场发射的快速启动、发射微点数目增多,还有利于降低等离子体膨胀速度、抑制脉冲缩短现象,使得输出微波脉宽增大.随着脉冲发射数量增多,碳化硅晶须掺杂石墨阴极表面被等离子体不断"抛光",微凸起形状因子减小、均匀性提高,场发射启动速度减慢,但输出微波脉宽增大.     

氧化锌纳米线的紫外光耦合增强场电子发射特性

本文采用热化学气相沉积方法制备氧化锌纳米线阵列, 研究氧化锌纳米线阵列在紫外光辐照下的场电子发射特性. 实验结果表明, 在紫外光辐照下, 氧化锌纳米线场发射开启电压降低, 发射电流明显增大. 机理分析认为, 氧化锌纳米线紫外光增强的场发射源自场电子发射与半导体耦合作用, 紫外光激发价带电子跃迁到导带和缺陷能级使发射电子数量增加, 同时, 光生电子发射降低了发射材料表面的有效功函数, 从而显著增强场电子发射性能. 氧化锌纳米线具有紫外光耦合增强场电子发射特性, 在光传感、冷阴极平板显示和场发射电子源等方面具有潜在的应用价值.     

氧化锌纳米棒场发射性能研究

采用简单物理气相沉积法制备出取向和非取向的氧化锌纳米棒，他们的场致电子发射性能测量结果表明，ZnO纳米棒具有较好的场发射性能，但是高度取向的ZnO纳米棒阵列并不利于获得高的场致电子发射电流密度.这可能是由于高密度ZnO纳米棒之间具有较高的屏蔽效应，降低了ZnO纳米棒阵列的场放大因子，从而影响了其场发射性能.相反，非取向ZnO纳米棒由于相互之间的屏蔽效应比较弱，而且表面存在容易成为发射中心的微小突起，表现出较好的场发射效果.这些结果不仅有助于加深我们对准一维纳米材料场致电子发射性能的理解，也为未来场发射电子器件的实际应用提供了可靠的依据. 关键词： 氧化锌 场发射 非取向     

生长温度对碳纳米管阴极场发射性能的影响

碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)场发射平面显示器(Field Emission Display,FED)与其他显示器比较显示了其独特优点,被认为是未来理想的平面显示器之一。碳纳米管阴极作为器件的核心部分,其性能的好坏直接影响显示器的性能。针对30~60英寸(76.2~152.4cm)大屏幕显示器所用的厚膜工艺,即采用丝网印刷法制备了碳纳米管阴极阵列,研究了化学气相沉积法在不同温度下生长的CNTs的场发射电流-电压特性,找到了适合FED用碳纳米管的最佳生长温度。结果表明生长温度越高(750℃),CNTs场发射性能越好。并用荧光粉阳极测试这些CNTs的场发射发光显示效果,验证了上述结论。     

Surface enhanced Raman scattering and photoluminescence properties of catalytic grown ZnO nanostructures

Sword-like (diameter ranging from 40 nm to 300 nm) and needle-like zinc oxide (ZnO) nanostructures (average tip diameter ∼40 nm) were synthesized on annealed silver template over silicon substrate and directly on silicon wafer, respectively via thermal evaporation of metallic zinc followed by a thermal annealing in air. The surface morphology, microstructure, chemical analysis and optical properties of the grown samples were investigated by field emission scanning electron microscopy, X-ray diffraction, energy dispersive X-ray analysis, room temperature photoluminescence and Raman spectroscopy. The sword-like ZnO nanostructures grown on annealed silver template are of high optical quality compared to needle-like ZnO nanorods for UV emission and show enhanced Raman scattering.     

氧化锌纳米线的场发射

热蒸发法在硅基底上制备了任意取向的氧化锌纳米线阵列。经过热蒸发过程，硅基底表面覆盖了大量均匀分布的氧化锌岛，在这些岛上生长出了直径为几十纳米的非定向纳米线。出于实用考虑，基底周围的温度在制备过程中保持在500°C以下。从这些氧化锌纳米线获得了场发射。测得10μA/cm2所对应的开启场强为3.0V/μm。并且用透明阳极技术研究了发射中心分布。观察到场发射来自于整个样品表面。从这些结果可以看出氧化锌纳米线在平板显示器中有着巨大的应用潜力.     

整齐排列的氧化锌纳米针阵列的场发射性能

采用简单的热蒸发方法,不使用任何催化剂,在硅基底上制备出了两种垂直于基底、整齐排列的氧化锌纳米针阵列.它们具有均匀的分布以及一致的取向和高度.场发射性能研究表明它们同时具有较低的开启和阈值场强,稳定的发射电流和长时间维持发射的能力.较低的开启和阈值场强来源于它们较高的长径比和较细的尖端;稳定发射电流和长时间维持发射的能力来源于它们在基底上均匀一致的分布以及由于较粗的根部带来的与基底的良好接触.实验结果表明整齐的氧化锌针状纳米结构阵列是一种理想的平面场发射材料. 关键词： 氧化锌 热蒸发 阵列场发射 屏蔽效应     

Fabrication of ZnO nanowires through thermal heating of metallic Zn by solar energy

ZnO nanowires were synthesized in a short time of a few seconds through a simple thermal evaporation of Zn powder using solar energy under air atmosphere. The Zn powder was heated by focusing sunlight on the Zn powder employing a magnifying lens. This strategy heated Zn to its evaporation temperature resulting in its oxidation in air. This procedure formed ZnO nanowires of ∼10 nm diameter and ∼2 μm length. As only Zn powder without any catalysts was used as the source material, it is suggested that the growth of the nanowires occurs through a vapor-solid mechanism. The cathodoluminescence (CL) spectrum from such ZnO nanowires showed strong ultraviolet emission indicating their highly crystalline quality besides good optical properties.     

Quasi One-dimensional ZnO Nanostructures Fabricated without Catalyst at Lower Temperature

One- or quasi one-dimensional zinc oxide nanostructures possess plenty of morphologies. Only by controlling the gas flow rates, and partial pressures of argon, oxygen and zinc vapor, can various types of high-quality ZnO nanomaterials (such as wires, belts, arrays, saws or combs, tetraleg rods, nails, and pins) be synthesized through pure zinc powder evaporation without a catalyst at the temperature range of 600–700°C. In this study, deposited nanostructures were characterized by means of scanning electron microscopy, X-ray diffraction and high-resolution transmission electron microscopy. The authors propose and discuss the growth mechanisms of various ZnO. In addition, properties of room temperature photoluminescence and field emission of several typical ZnO nanostructures are measured and investigated.     

不同条件制备的ZnO纳米梳结构及其性能研究

采用热蒸发法通过改变衬底放置条件在Si(111)衬底上制备出了ZnO纳米梳结构.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、分光光度计、场发射装置对样品的结构、形貌、光致发光光谱及场发射特性进行了分析.XRD结果表明衬底水平放置(A)和衬底竖直放置(B)制备出的样品均属于多晶六角纤锌矿结构.SEM结果表明两种衬底放置条件下的样品均为纳米梳状结构,改变衬底放置条件ZnO纳米梳的尺寸和形貌有明显改变,其中竖直放置衬底的样品B纳米尺寸较小且比较均匀.室温下的光致发光光谱表明样品B的紫外峰较样品A出现了蓝移,此外样品B的紫外峰强和可见光峰强比值较大,说明此样品的结晶质量较好.场发射特性测试结果表明两个样品的场发射都是通过电子隧道效应进行的,且样品B的场发射性能优于样品A.     

单壁碳纳米管在场发射显示器中的应用研究

采用丝网印刷法将利用电弧放电法制备的单壁碳纳米管印刷在玻璃板上作为场发射显示器阴极材料，利用荧光粉阳极测试了其发光亮度，并研究其场发射性能.实验结果表明，单壁碳纳米管作为场发射显示器阴极材料具有较低的开启电场和较大的场发射电流密度，显示出良好的场发射特性.     

Synthesis and efficient field emission of ZnO nanoinjectors

ZnO nanoinjectors were synthesized on Au-coated Si substrate by direct thermal evaporation of zinc powder at a low temperature of 600 °C and atmospheric pressure. Field-emission scanning electron microscopy and X-ray diffraction were applied to study the structural characteristics of the sample. The result indicated that the nanoinjector sample consisted of single-crystalline wurtzite structures which were preferentially oriented in the 0 0 1 direction. The field emission of the sample started at a turn-on field of 1.5 V/μm at a current density of 1 μA/cm², while the emission current density reached about 1 mA/cm² at an applied field of 5.0 V/μm.     

Well-aligned ZnO microprism arrays with umbrella-like tips: Low-temperature preparation, structure and UV photoluminescence improvement

Catalyst-free, low-temperature (430 °C), high-density, well-aligned, single-crystalline zinc oxide (ZnO) microprism (ZMP) arrays have been synthesized over the entire c-ZnO/poly-Zn-coated Si substrates by simple thermal evaporation of Zn powder. Specially, the microprisms obtained possess hexagonal umbrella-like tips on which vertical thin ZnO nanowires grow. The growth mechanism of a three-stage thermodynamic process was discussed. Photoluminescence spectra show a strong ultraviolet (UV) emission enhancement of the ZMPs after H⁺ (hydrogen ions) implantation. This kind of special ZnO microstructure may find potential applications in field emission, UV laser emission devices, multifunctional microdevices and highly integrated multichannel nano-optoelectronic devices.