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。     

非晶金刚石薄膜的场致电子发射性能研究

利用真空磁过滤弧沉积技术制备出一种高sp³含量的非晶碳膜———非晶金刚石薄膜，并对这种非晶金刚石薄膜的场电子发射特性及其发射机理进行了研究．实验结果表明，在阈值电场低于20V/μm情况下，得到的场发射电流达20—40μA，薄膜的电子发射行为符合Fowler-Nordheim场发射理论．研究表明，这种非晶金刚石薄膜具有负的电子亲合势和较小的有效功函数以及相对较低的禁带宽度 关键词：     

类球状微米金刚石聚晶膜场发射的稳定性

在覆盖金属钛层的陶瓷上,利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备出类球状微米金刚石聚晶膜。通过二极管结构测试了聚晶膜的场致电子发射特性,利用扫描电子显微镜、拉曼光谱、XRD分析了场发射前后薄膜的结构和表面形貌的变化。发现在高场、大电流密度的场发射中,对类球状微米金刚石聚晶薄膜中的金刚石聚晶颗粒影响很小,而对金刚石聚晶颗粒间的非晶碳层影响很大。对类球状微米金刚石聚晶变化机理进行了研究。     

金刚石薄膜场发射进展

评述了国际上金刚石薄膜场发射的研究进展和存在的问题，主要包括金刚石薄膜场发射现象，场发射的可能机制和改善场发射的措施。     

外延法生长金刚石薄膜场发射特性研究

研究了外延法生长金刚石薄膜的场发射特性.金刚石薄膜用热丝CVD法生长,甲烷与氢气比例为2.5%,生长于事先电泳沉积在硅衬底的金刚石微晶上.实验数据的计算结果表明：金刚石薄膜的阈值电压为1.8 V/μm,有效功函数降低为纯金刚石颗粒的0.11倍.通过SEM、XRD和Raman等手段表征了金刚石薄膜的结构,并对其场发射机制作出理论分析.     

类金刚石和碳氮薄膜的电化学沉积及其场发射性能研究

利用电化学方法在室温下成功地沉积了类金刚石(DLC)薄膜和非晶CN_x薄膜，并 对制备条件进行了讨论.通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱技术，分析了薄膜的表面形貌和化学结合状态.场发射测量结果表明：DLC膜和非晶CN_x的开启场分别为88和 10V/μm；并且在23V/μm的电场下，DLC膜和非晶CN_x膜的发射电流密度分别达到10 和037mA/cm². 关键词： 电化学沉积 类金刚石薄膜 x薄膜')" href="#">CN_x薄膜 场致电子发射     

类球状微米金刚石聚晶的场发射

在覆盖金属钛层的陶瓷上,采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备出类球状微米金刚石聚晶薄膜。利用扫描电子显微镜、拉曼光谱,X射线衍射,分析了薄膜的结构和表面形貌。测试了类球状微米金刚石聚晶膜的场致电子发射特性。开启电场仅为0.55V/μm,在2.18V/μm的电场下,其场发射电流密度高达11mA/cm2。仔细分析了膜的发射过程,发现类球状微米金刚石聚晶的结构对发射有很大影响,并对其发射机理进行了研究。     

用人工神经网络预测场发射开启电场

１　引言由于金刚石薄膜具有高硬度、高熔点、热导率大、化学稳定性好、负电子亲合势等特别优异的性质,对其场发射特性的研究引起了人们极大的关注,目前,关于金刚石薄膜场发射特性的研究已有很多报道,金刚石薄膜不仅具有极低的场发射开启电场,而且,具有很高的场发射电流密度,因而被认为是最理想的场发射冷阴极材料,近年来成为真空微电子学领域的研究热点,并已成功地应用于场发射平板显示器．在薄膜场发射的应用中往往?.. 关键词：     

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。     

单颗粒CVD金刚石的场发射

利用改造的扫描电子显微镜(SEM)设备，在SEM腔体中利用钨(W)探针测试了单颗粒金刚石的I-V与场发射特性，结果表明结晶良好的金刚石的I-V特性服从欧姆定律，而孤立的菜花状金刚石颗粒(cauliflower-like diamond)的I-V特性基本符合Pool-Frenkel输运特性.场发射特性表明，结晶良好的金刚石薄膜基本没有场发射，而孤立的菜花状的金刚石颗粒具有一定的场发射.CVD金刚石的场发射过程中，缺陷对电子的输运起主导作用.     

三维热场致发射模型的数值模拟与研究

研究了场致发射与热电子发射的基本理论, 得出热场致发射的适用公式, 探讨了其粒子的初始分布和初始动量, 并在FDTD-PIC原理的基础上编写了软件, 分别实现了场致发射模型, 热电子发射模型和热场致发射模型, 通过分别对一个长楔形阴极器件的数值模拟, 从发射电流特性, 电子初始能量分布等方面验证了其正确性.     

场电子发射研究现状及理论概述

由于场发射研究日趋重要，文章就场发射理论的起源，研究现状进行了总结，介绍了电子在几种不同类型材料的场发射理论模型，并对理论本身存在的问题进行了述评，着重指出其理论缺陷的实质及完善的可能性。     

The “Average” Work Function and Emission Area in the Fowler-Nordheim Equation

Derivation of the elementary Fowler-Nordheim equation is based on several strong physical assumptions (e.g. smooth flat surface and uniform work function across emitting surface, constant emission area and a uniform distribution of the applied field over it). A real emitter, however, definitely does not fulfill these assumptions. In spite of it the total emission current follows the FN equation and is frequently used for an estimation of the "average" work-function. The physical basis of this procedure and of the terms "average" work function and "emission area" are analyzed from the experimentalist's point of view. Thus some of the older - more or less intuitive - conclusions are substantiated.     

Fowler–Nordheim plot characteristics for ZnO virtual field emitter array

Linear and nonlinear Fowler–Nordheim (FN) plots from semiconductors emitters arrays were equally reported by researchers with occasionally inexplicit justification of either behaviour. Interpretation of experimental field emission data depends on explaining the FN plot behaviour from these arrays. The FN plot behaviour was investigated for virtual arrays of ZnO emitters with defined geometries based on fundamental electron tunnelling from semiconductors. The effects of emitters’ size distribution, saturation of conduction band (CB) current and contribution of valence band (VB) current on FN plot behaviour were investigated and discussed in detail. Comparison with some experimental results was introduced in support of the discussion. Results showed that saturation of CB current and contribution of VB electrons may not always be manifested as a well-observed deviation from linear characteristic of the FN plot. In addition, the dependence of the CB current on the emitters’ geometries was found to affect the FN plot behaviour. The present investigation is thought to be of great importance to field emission community and help for better interpretation of experimental field emission data.     

用场发射显微镜研究单壁碳纳米管场发射

利用场发射显微镜在小于40×10^-7Pa压强条件下研究了单壁碳纳米管微束在不同温度加热除气后的场发射变化,得出随着除气温度的升高,碳纳米管逸出功经历了从大到小再变大的变化过程.在清洁态(1000℃除气)对应有最小的逸出功,此时场发射图像显示出一定的细致结构.继续升高温度,碳纳米管发生塌缩.     

碳纳米管端口的场蒸发

将单根多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotube,MWCNT)组装在W针尖上并送入超高真空场发射/场离子显微镜(Ultrahigh Vacuum Field-emission/Field-Ion microscope,UHV-FEM/FIM)进行场蒸发及场发射研究.结果表明,场蒸发可以降低MWCNT的逸出功,从而增强其场发射能力.估算MWCNT的蒸发场低于1.3×10⁸V·cm^-1,且在此场强下的平均蒸发速率为9.4nm·min^-1.定性讨论了MWCNT的蒸发场大大低于C的理论值的原因.首先,通过场解吸获得的清洁端口上有较多悬挂键,平均每个C原子的配位数较小,所以升华热较低.其次,可能存在于MWCNT中的H原子会在强场下碰撞端口的C原子,使其更易蒸发.以上结果显示了利用场蒸发剪短碳纳米管从而改善其场发射特性的可行性. 关键词： 碳纳米管 场蒸发 场发射     

利用场发射显微镜研究O2对单壁碳纳米管场发射的影响

利用场发射显微镜和四极质谱计研究了充入高纯O2的四极质谱和O2对单壁碳纳米管场发射的影响.单壁碳纳米管经过约1000℃的热处理得到清洁态场发射像后，充入O2，分别测量了O2吸附和脱附后场发射的I V特性.实验观测到在单壁碳纳米管上O2的吸附使场发射电流减小，说明逸出功增加.在10-4Pa的O2压强下对单壁碳纳米管进行约1000℃的热处理，可以产生氧化刻蚀作用，观测到场发射像的变化，并测量了氧化刻蚀产生的I V特性变化. 关键词： 单壁碳纳米管 场发射显微镜 场发射 四极质谱     

碳纳米管场致电子发射新机制

基于对长达 1μm的 (5 ,5 )碳纳米管的量子力学计算 ,作者发现使碳纳米管具有优异场致电子发射特性的因素除了人们预期的尖端场增强之外 ,电荷在纳米管尖端的积累造成有效功函数 (真空势垒 )的非线性下降也起了非常重要的作用 .对外加电场Vappl=10— 14V/ μm下的碳纳米管进行了计算 ,得到与实验结果相近的发射电流     

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。     

超强激光作用下相对论电子振荡所导致的谐波辐射

研究发现，在超强激光作用下电子运动的相对论效应可导致高次谐波辐射，采用单电子模型计算分析了不同偏振微光作用下的高次谐波发射，表明圆偏振激光较线偏振激光更有利于高次谐波产生。