纳米石墨和纳米碳管薄膜在低电场下的稳定场发射

采用微波等离子体化学气相沉积法(MPECVD)制备出了纳米石墨和纳米碳管混合薄膜材料.通过扫描电镜(SEM)和拉曼光谱(Raman)对薄膜材料的结构和形貌进行了分析.研究了薄膜材料的场发射性能.场发射结果显示:其开启电场为0.7 V/μm1,在较低电场下(3.7 V/μm1)即可获得5.2 mA/cm2的电流密度,此电场下发射点密度可达1.6×107 cm-2,发射点均匀,亮度稳定.迭代法计算结果表明制备的纳米石墨和纳米碳管混合薄膜材料的功函数仅为3.2 eV.这些表明该薄膜材料为优良的场发射冷阴极材料.     

单晶TiO2纳米线束阵列的水热合成及场发射性能研究

采用水热合成技术,以钛酸丁酯、盐酸和去离子水作为前驱物,在透明导电玻璃(FTO)衬底上合成了垂直于衬底牛长的二氧化钛(TiO2)纳米线束阵列.纳米线束呈四方柱状结构,宽度100～200nm,长度约3μm.HRTEM表明每根纳米线束实际上是由20～40根直径约为4～6 nm的细小纳米线聚集在一起而形成的.系统研究了盐酸浓度对纳米线生长的影响,分析了盐酸在晶体生长中的作用.研究了TiO2纳米线束阵列的场致电子发射特性,其场发射开启电场为5.7 V/ μm(对应电流密度10μA/ cm2),阈值电场为9.5 V/ μm,同时表现出较好的场发射稳定性.低的合成温度和好的场发射性能表明TiO2纳米线束阵列在场发射冷阴极器件上具有良好的应用前景.     

无电镀沉积于硅衬底上铜纳米晶的场发射性能

采用无电镀沉积技术在经过机械抛光的单晶硅衬底上沉积了铜纳米晶.利用X射线衍射数据,估算出所沉积铜纳米晶的平均粒径大约为40nm.对120s无电镀沉积样品的场发射测试表明,该样品的开启场强为～5.5V/μm,在场强达到9.26V/μm时的场发射电流密度可达到62.5μA/cm2.对相应的沉积过程和场发射机理进行了分析.结果表明,无电镀沉积技术有可能成为制备具有较好场发射性能的金属/硅冷阴极的一种可供选择的方法.     

铜掺杂类金刚石纳米点阵列的制备及场发射性能研究

利用磁过滤等离子体结合氧化铝模板(AA0)技术在室温下制备了具有优异场发射性能的铜掺杂类金刚石(DLC)纳米点阵列.微观分析表明,铜掺杂类金刚石纳米点阵列分布均匀,密度高达109cm-2;利用X射线光电子能谱对制备的铜掺杂类金刚石纳米点阵列进行结构分析,测得铜的掺杂量为3.6;且sp3键含量高达60;;通过对铜掺杂类金刚石纳米点阵列的场发射性能测试,试验结果表明,铜掺杂类金刚石纳米点阵列开启电场和阈值电场分别为0.08V/μm,0.42V/μm,并且在电场值为0.67V/μm时,发射电流密度高达95mA/cm2,场发射性能明显优于无掺杂类金刚石纳米点阵列.     

不锈钢衬底的抛光处理对碳纳米管薄膜场发射性能的影响

在抛光的和未抛光的不锈钢衬底上,利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法从甲烷和氢气的混合气体中沉积碳纳米管薄膜,并对其场发射性能进行了研究.实验发现,不锈钢衬底的机械抛光能降低碳纳米管膜的开启场强,增大它的发射电流密度.在同一场强7.5 V/μm下,衬底未抛光样品的电流密度为2.9 mA/cm2,而衬底抛光样品的电流密度达到5.5 mA/cm2.低开启场强和大发射电流密度意味着β增大,说明机械抛光能使碳纳米管膜的β增大.     

电化学沉淀法制备纳米结构氧化锌的场发射特性

对电化学沉淀法制备的氧化锌纳米棒阵列,通过室温下真空场发射电流密度与外加电压关系的测量,研究其场发射特性.根据测量数据,基于 Fowler-Nordheim 方程,估算了样品场发射效应的增强因子,观察到其取值随外加电压变化具有反常的两阶段性,即当外电场强度在3.3 V/μm 场发射开启值到4.3 V/μm之间时,增强因子值为1339,外加场强大于4.3V/μm 时,增强因子锐减至296;结合样品的光致发光谱和能量散射谱,应用半导体中强电场效应、掺杂半导体中温度对费米能级、载流子浓度和迁移率影响,通过场发射电流密度测量系统的串联电路等效,分析了样品缺陷态对此两阶段性的决定和影响.     

溶液沉积法制备Li4/3Ti5/3O4薄膜及其性质

以醋酸锂和钛酸四丁酯为原料,采用溶液沉积法制备Li4/3Ti5/3O4薄膜.采用热重技术分析Li4/3Ti5/3O4前驱体热性质;X射线衍射和扫描电子显微镜检测和分析产物的物相和形貌;恒电流充放电和电位阶跃技术测试薄膜的电化学性能和锂离子扩散系数.研究表明低温热处理得到的薄膜为非晶态,当热处理温度升高到650℃时,制备的薄膜为结晶态尖晶石 Li4/3Ti5/3O4.其中,750℃热处理1h制备的Li4/3Ti5/3O4薄膜的锂离子扩散系数在10-10～10-11cm2/s之间,薄膜的比容量为57μAh/(cm2·μm),充放电效率为98;,在100μA/cm2充放电电流密度下,经50次循环后的容量保持率为96;,薄膜具有优良的电化学性能.     

燃焰法沉积高品质透明金刚石薄膜的研究

采用燃焰法在大气环境下以30μm/h的较高速率沉积出了均匀、优质、透明的金刚石薄膜.实验结果表明,较高的V(O2)/V(C2H2)和适中的基体温度是获得高品质金刚石薄膜的基本条件;提高反应气体中氧气浓度,可使沉积高品质透明金刚石薄膜的基体温度范围变宽.     

平栅型双层膜的场致发射性能研究

通过在平栅型基板上,分别溅射氧化铋薄膜和氧化锡薄膜,形成阴极场发射阵列,并在阴极和栅极之间加载脉冲电流,使阴栅级之间的薄膜形成裂缝,并进行场致发射性能测试,测试结果表明,平栅型双层膜发射器件的开启电压随阳极电压增加而降低.在阳压为3000 V,隔离子高度为500 μm时,平栅型双层膜场发射器件的开启电压为110 V,在栅压为110 V时的发射效率为1;左右,随着栅压的增大,发射效率逐渐减小.该双层膜阴极具有均匀的发射性能、良好的栅控能力以及场发射特性.     

磁控溅射气体参数对氧化铟薄膜特性的影响

采用射频磁控溅射法生长氧化铟薄膜,研究了溅射气压和溅射气体对氧化铟薄膜结构及光电特性的影响.X射线衍射结果表明制得的薄膜为立方结构的多晶体,随着溅射气压的升高,薄膜晶粒尺寸变大.1 Pa下沉积的氧化铟薄膜具有最大的迁移率和最小的载流子浓度,分别为15.2 cm2/V·s和1.19×1019cm-3.用O2溅射的氧化铟薄膜载流子浓度降至4.39×1013cm-3,在红外区(1.5～5.5μm)的平均透射率为85;,高于Ar溅射的薄膜,这可能是由于O2的加入减少了氧空位,降低了载流子浓度,使得自由载流子对红外光的吸收减弱.