纳米金刚石掺混纳米氧化锌的场发射特性

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7.3V/μm,在20V/μm的电场下,场发射电流密度为81μA/cm2;掺混后阴极样品的场发射开启电场降低到4.7~6.0V/μm,在20V/μm电场下,场发射电流密度提高到140~158μA/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.     

纳米碳管的制备及其场发射性能研究

将Ni(NO3)2-Mg(NO3)2体系作为催化剂前驱体,在不同气源比例下用CVD催化裂解法制备纳米碳管,用SEM、TEM和喇曼光谱对其进行了表征和分析,制备出完整性好的纳米碳管.再用两种工艺和配方制备其场发射阴极,对阴极样品进行了场发射性能测试.结果表明,经过氢处理在Si基上制备的CNT阴极发光效果好,且具有良好的场发射性能.     

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     

钛基纳米金刚石涂层场发射阴极

设计了一种新的金刚石场发射阴极工艺.用旋涂法在金属钛片上涂覆纳米金刚石涂层，经过适当条件的真空热处理，实现钛与金刚石之间的化学键合即欧姆接触，从而形成以金属钛为衬底，碳化钛键合层为过渡层，金刚石纳米颗粒为场发射体的场发射阴极.样品的阈值场强可达6.3V/μm，场发射电流密度在21 V/μm场强下可达到60.7 μA/cm2.提出了样品的结构模型,并分析了其电子输运方式.样品的Fowler-Nordheim曲线基本为一直线，根据经典场发射理论，可以证实其电子发射机制为场发射.观察到在获得稳定的场发射性能之前存在激发过程，并对其作了简单解释.     

后处理工艺对钛基纳米金刚石涂层场发射特性的影响

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50μA/cm~2增j加到72μA/cm~2;金相砂纸处理在10 V/μm场强下的场发射电流由48μA/cm~2提高到82μA/cm~2;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。     

纳米金刚石的变温场发射

研究了温度变化对沉积在钛基底上的纳米金刚石的场发射特性的影响,发现纳米金刚石场发射电流随温度和电场的升高而增大,场发射特性偏离了传统的Fowler-Nordheim理论,场发射电流的稳定性基本没有变化.分析了场发射电流增大的机理,表明是由于纳米金刚石的尺度效应以及外电场下金刚石产生了大量的热载流子共同作用的结果.研究还表明基底钛在温度升高到一定程度后,在外加电场下会有较大的电流产生,对场发射造成较大的影响,表明基底钛具有一定的温度敏感性和电压敏感性.     

纳米金刚石的变温场发射

研究了温度变化对沉积在钛基底上的纳米金刚石的场发射特性的影响,发现纳米金刚石场发射电流随温度和电场的升高而增大,场发射特性偏离了传统的Fowler-Nordheim理论,场发射电流的稳定性基本没有变化.分析了场发射电流增大的机理,表明是由于纳米金刚石的尺度效应以及外电场下金刚石产生了大量的热载流子共同作用的结果.研究还表明基底钛在温度升高到一定程度后,在外加电场下会有较大的电流产生,对场发射造成较大的影响,表明基底钛具有一定的温度敏感性和电压敏感性. 关键词： 场发射 纳米金刚石 尺度效应 热载流子     

硅基籽晶上化学气相沉积金刚石薄膜及其场发射特性

通过控制电泳沉积(EPD)时间,在硅基片上沉积不同密度的金刚石籽晶。再用热丝化学气相沉积(HFCVD)设备,在硅基籽晶上合成多晶金刚石薄膜。薄膜中通常含有非金刚石相碳成分。用扫描电子显微镜(SEM)和Raman光谱对样品的表面形貌和成分进行了表征,测量了样品的场发射特性。比较并分析了样品的表面形貌和非金刚石成分上的差异对金刚石薄膜场发射特性的影响。     

电化学方法制备ZnO纳米颗粒掺杂类金刚石薄膜及其场发射性能研究

采用液相电化学沉积技术制备了ZnO纳米颗粒掺杂的类金刚石(DLC)薄膜, 研究了ZnO纳米颗粒掺杂对DLC薄膜场发射性能的影响. 利用X射线光电子能谱、透射电子显微镜、Raman光谱以及原子力显微镜分别对薄膜的化学组成、 微观结构和表面形貌进行了表征. 结果表明: 薄膜中的ZnO纳米颗粒具有纤锌矿结构, 其含量随着电解液中Zn源的增加而增加. ZnO纳米颗粒掺杂增强了DLC薄膜的石墨化和表面粗糙度. 场发射测试表明, ZnO纳米颗粒掺杂能提高DLC薄膜的场发射性能, 其中Zn与Zn+C的原子比为10.3%的样品在外加电场强度为20.7 V/μm时电流密度达到了1 mA/cm². 薄膜场发射性能的提高归因于ZnO掺杂引起的表面粗糙度和DLC薄膜石墨化程度的增加.     

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。     

金刚石基底上氮化硼薄膜的场发射特性研究

 利用射频磁控溅射方法,在金刚石膜上沉积了氮化硼薄膜。红外光谱分析表明,氮化硼薄膜的结构为六角氮化硼。在超高真空系统中测量了样品的场发射特性,沉积在金刚石膜上的氮化硼薄膜的阈值电场为12 V/μm,最大发射电流密度为272 μA/cm²。并且沉积在金刚石膜上的氮化硼薄膜的场发射特性明显优于金刚石薄膜本身的场发射特性。这说明,氮化硼薄膜可以有效地改善金刚石膜的场发射特性。场发射Fowler-Nordheim（F-N）曲线表明,电子发射是通过遂穿表面势垒完成的。     

金刚石粉末淀积层的场发射特性研究

采用电镀方法和直接刷涂的方法在钨针衬底和硅衬底上沉积高压合成的金刚石粉末形成冷阴极。将这种冷阴极与荧光阳极组成真空二极管结构。通过该结构电流-电压特性的测量和发光特性的观察研究了金刚石粉末冷阴极的电子场发射性能。实验显示,这些冷阴极都具有很高的电子发射能力,最低开启场强达到3．25V／μm。用热电正反馈和电导调制效应解释厂电子场发射点呈随机分布的现象。     

刻线镍膜上沉积的碳纳米管场发射特性

利用微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)方法,在刻线的镍膜上沉积碳纳米管膜。通过SEM和拉曼光谱表征,讨论了催化剂厚度、制备温度、反应时间以及甲烷浓度对碳纳米管场发射的影响。结果表明：不同条件下制备的碳纳米管的场发射性能有很大差异,保持氢气的流量(100sccm)不变,当甲烷流量为5sccm、生长时间为5min、催化剂膜厚为150nm、温度为700～800℃时,场发射性能最好,开启场强为1．3V／um,最大发射电流达到6．8mA／cm^3。     

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。     

沉积工艺参数对碳纳米管薄膜场发射性能的影响

利用微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)方法,在不锈钢衬底上直接沉积碳纳米管膜。通过SEM、拉曼光谱和XRD表征,讨论了制备温度和甲烷浓度对碳纳米管膜场发射的影响。结果表明:不同条件下制备的碳纳米管膜的场发射性能有很大差异,保持氢气的流量(100sccm)、生长时间(10min)、反应室压力不变,当甲烷流量为8sccm、温度为700~800℃时,场发射性能最好,开启场强仅为0.8V/μm,发射点分布密集、均匀。