ZnO纳米线的气相沉积制备及场发射特性

运用气相沉积方法分别在硅片表面和钨针尖上制备了非取向生长的ZnO纳米线,并通过场发射显微镜研究了纳米线样品的平面场发射特性和针尖场发射特性.结果显示,非取向生长的ZnO纳米线薄膜场发射的开启电压和阈值电压所对应的场强分别为4.7和7.6V/μm,场增强因子达103量级,具有较阵列生长的ZnO纳米线更为优异的场发射能力.非取向生长ZnO纳米线薄膜场发射能力的增强归因于其所具有的稀疏结构避免了强场作用下屏蔽效应的产生,有效地提高了薄膜场发射的电流密度.将ZnO纳米线组装在钨针尖上能够明显地改善针尖的场发射性能,在超高分辨显微探针领域具有良好应用前景.     

氧化钨纳米线定域制备及其场发射特性研究

冷阴极在X射线源中有重要应用。本文结合微加工技术和磁控溅射镀膜技术,采用直接热氧化法实现了在玻璃衬底上大面积定域制备氧化钨(WO3)纳米线阵列。制备所得的WO3纳米线具有较大的长径比。场发射特性测试表明,该WO3纳米线冷阴极具有良好的场发射特性,开启电场为4.9V/μm,发射均匀性好,有望应用在平板X射线源中。     

铜纳米线的制备及其场发射特性研究

采用水合肼还原硝酸铜的方法制备了高长径比铜纳米线,在此基础上,通过导电双面胶带将铜纳米线转移至阴极表面,基于二板场发射器件结构研究了铜纳米线的场发射特性.结果表明:铜纳米线是一种优良的场发射冷阴极材料,其开启场强为2.18 V/μm,阈值场强为3.69 V/μm,经过2h老练后具有良好的发射稳定性.     

图案化氧化钨纳米线阵列的低温制备工艺及其场发射特性研究

氧化钨纳米线由于具有长径比较大、导电性好、阈值电场较低、可承受的电流较高等优点,因此在场致电子发射器件中受到人们的广泛关注。但是在氧化钨纳米结构研究发展的过程中,出现了一些技术难题,比如制备温度高(>800℃),制备的氧化钨通常混合多种化学相而导致物性不均匀等,所以束缚了氧化钨纳米线在场发射领域的快速发展。本文采用磁控溅射技术结合化学气相沉积技术在500℃下分别实现了高纯相的WO2和WO3纳米线阵列的定域生长。场发射特性研究结果表明:所制备的WO3纳米线阵列的开启电场低至0.65MV/m,阈值电场约为2.9MV/m,最大电流密度达到18.3A/cm2;WO2纳米线阵列的开启电场低至0.8MV/m,阈值电场为2.46MV/m,最大电流密度达到12.1mA/cm2。这表明在低温下制备的氧化钨纳米线阵列在场致电子发射领域具有非常广阔的应用前景。     

图形化硅纳米线阵列场发射阴极的制备及其场发射性能

结合光刻工艺和金属援助硅化学刻蚀法成功地制备了图形化的硅纳米线阵列场发射阴极,研究了其场发射性能。扫描电子显微镜照片显示,嵌入在硅衬底的硅纳米线阵列为垂直取向,形成图形化。场发射测试与分析表明,该阴极能够有效实现场电子发射,并且有利于获得图形化、低发散角的电子束。本研究提供了一种在硅基底上简单、有效地选域制备图形化硅纳米线阵列场发射阴极的途径,可潜在用于构筑各种真空微电子器件。     

GaN纳米线阵列的电子场发射研究

基于HCl辅助热蒸发GaN粉末的方法制备了纯净的一维GaN纳米线垂直阵列,重点研究了不同生长时间对应不同形貌的GaN纳米结构的电子场发射性能,以及氨气氛围下热退火对GaN纳米线阵列场发射性能的影响,并分析了其影响机理.通过对生长时间分别为20 min,60 min(未退火处理)与60 min(退火处理)的三组样品进行对比,结果显示:生长时间为60 min(未退火处理)的样品,电流密度达到1μA/cm2时的开启电场的值为2.1 V/μm,且获得1 mA/cm2的阈值电流密度也只需要4.5 V/μm的电场.     

ZnO纳米线的快速生长机理及其场发射性能研究

为了快速制备具有优良场发射性能的ZnO纳米线,对ZnO纳米线的生长机理及场发射性能进行研究。首先采用优化的两步法制备出高长径比的ZnO纳米线,其次采用SEM对ZnO的微观形貌进行表征,然后,在分析形貌特点的基础上,说明了强碱体系下ZnO纳米线薄膜的快速生长机理。最后,对典型样品的场发射性能进行了测试。测试果表明,优化后的两步法,只需3h即可获得直径为40~50nm,长度为2.2~2.7μm,长径比高达54的纳米线。薄膜的开启电场为3.6V/μm,阈值场强为9.1V/um,场增强因子β高达3 391。研究表明,高pH值溶液可以加快ZnO纳米线沿C轴方向的择优生长,获得高长径比的ZnO纳米线,进而获得优良的场发射性能。     

ZnO纳米线的气相沉积制备及场发射特性

运用气相沉积方法分别在硅片表面和钨针尖上制备了非取向生长的ZnO纳米线,并通过场发射显微镜研究了纳米线样品的平面场发射特性和针尖场发射特性.结果显示,非取向生长的ZnO纳米线薄膜场发射的开启电压和阈值电压所对应的场强分别为4.7和7.6V/μm,场增强因子达103量级,具有较阵列生长的ZnO纳米线更为优异的场发射能力.非取向生长ZnO纳米线薄膜场发射能力的增强归因于其所具有的稀疏结构避免了强场作用下屏蔽效应的产生,有效地提高了薄膜场发射的电流密度.将ZnO纳米线组装在钨针尖上能够明显地改善针尖的场发射性能,在超高分辨显微探针领域具有良好应用前景.     

碳纳米管场发射阴极电泳法制备及场发射特性研究

采用电泳沉积法在玻璃基板上成功制备出碳纳米管场发射阴极,采用扫描电子显微镜观察薄膜表面形貌,并对制备的碳纳米管阴极进行场发射测试.实验结果表明电泳2 min沉积的碳纳米管薄膜均匀连续且具有较好的场发射特性,其开启电场为3.1 V/μm,当外加电场强度为11.5 V/μm时场发射电流密度达到11.33 mA/cm2,经过10 V/μm的电场激活处理后样品具有较好的场发射稳定性.     

铜纳米线的制备及其场发射特性研究

采用水合肼还原硝酸铜的方法制备了高长径比铜纳米线,在此基础上,通过导电双面胶带将铜纳米线转移至阴极表面,基于二极场发射器件结构研究了铜纳米线的场发射特性。结果表明:铜纳米线是一种优良的场发射冷阴极材料,其开启场强为2.18 V/μm,阈值场强为3.69 V/μm,经过2 h老练后具有良好的发射稳定性。     

Synthesis and Field Emission Properties of Helical GaN Nanowires

Helical gallium nitride nanowires were synthesized by chemical vapor deposition using a Pt catalyst. The prepared helical GaN nanowires with a single-crystalline hexagonal wurtzite structure have a coil diameter of 150–280 nm and lengths of up to tens of micrometers. The helical GaN nanowires have six equivalent 〈0 $ \bar{1} $ 11〉 growth directions along the [0001] axis. Field emission measurements show that helical GaN nanowire sheets possess excellent field emission properties, with a low turn-on field of ~4.5 V/μm and a high field enhancement factor of ~2,751. It is believed that this material’s excellent electron emission behavior can be attributed to its unique three-dimensional spiral structure. The growth mechanism of helical GaN nanowires has also been analyzed.     

锥状ZnO纳米结构薄膜的制备及其场发射特性

以醋酸锌和氨水为原料,采用直接水热法制备锥形纳米ZnO。借助于XRD、SEM等测试手段,对锥状纳米ZnO薄膜的制备条件、场发射特性和稳定性进行分析研究。研究结果表明,水热法直接合成的锥状纳米ZnO具有良好的场发射特性,是场发射平板显示器阴极的理想材料。     

钛酸钡薄膜的制备及其场发射特性研究

利用钛酸钡薄膜替代了金属-氧化物-硅结构冷阴极的氧化物绝缘层，并利用场发射扫描电镜、X射线衍射、EDS分析表征了钛酸钡薄膜。观察到低起始阈值的场发射现象，对可能的场发射机理进行了讨论。     

GaN纳米线的制备及光催化性能研究

采用化学气相沉积法(CVD)制备了大量的GaN纳米线,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱(EDS)和光致发光光谱仪(PL)对制备的样品形貌、结构、成分和发光性能进行了表征,并对其进行降解罗丹明B水溶液的光催化性能测试。结果表明,通过化学气相沉积法制备出了高质量的GaN纳米线,且GaN作为催化剂有一定的光催化效果。罗丹明B水溶液会因染料自身敏化作用而降解,但实验发现达到相同降解水平时无催化剂要比有催化剂至少多10 min。GaN作为催化剂时的降解速率k值为0.068 min-1,其数值相对于无催化剂时提高了17.2%。     

氮化铝薄膜的厚度对场发射特性的影响

采用射频磁控溅射方法,在n型(100)Si基底上沉积了不同厚度(20~150 nm)纤锌矿结构的纳米AlN薄膜。在超高真空系统中测量了不同膜厚样品的场发射特性,发现阈值电场随着厚度的增加有增大的趋势。厚度为44 nm的AlN薄膜样品具有最低的阈值电场(10 V/μm),当外加电场为35 V/μm时,最高发射电流密度为284μA/cm2。AlN薄膜场发射F-N曲线表明,在外加电场作用下,电子隧穿了AlN薄膜表面势垒发射到真空。     

Controlled Growth of ZnO Nanowires and Their Optical Properties

This article surveys recent developments in the rational synthesis of single‐crystalline zinc oxide nanowires and their unique optical properties. The growth of ZnO nanowires was carried out in a simple chemical vapor transport and condensation (CVTC) system. Based on our fundamental understanding of the vapor–liquid–solid (VLS) nanowire growth mechanism, different levels of growth controls (including positional, orientational, diameter, and density control) have been achieved. Power‐dependent emission has been examined and lasing action was observed in these ZnO nanowires when the excitation intensity exceeds a threshold (∼40 kW cm^–2). These short‐wavelength nanolasers operate at room temperature and the areal density of these nanolasers on substrate readily reaches 1 × 10¹⁰ cm^–2. The observation of lasing action in these nanowire arrays without any fabricated mirrors indicates these single‐crystalline, well‐facetted nanowires can function as self‐contained optical resonance cavities. This argument is further supported by our recent near‐field scanning optical microscopy (NSOM) studies on single nanowires.     

电泳工艺制备阵列场发射阴极及其性能的研究

碳纳米管是理想的场发射冷阴极材料,阴极的图形阵列化是实现碳纳米管场发射显示器动态全彩视频显示的核心.三极管结构能够更好地进行矩阵寻址显示图像,且与常规的驱动电路相兼容,降低整体平板显示器件的制作成本.从实验出发,探索利用简单的电泳工艺制备图形化碳基薄膜阴极,采用与阴极成同一水平面的栅极的三极管结构,并对电泳的实验参数进行优化以提高阴极电压电流特性和发射的均匀性等问题,为场发射器件的制造提供优良的工艺基础.研究机械球磨和稀释悬浊液浓度对碳纳米管沉积均匀性的影响.实验结果表明稀薄的悬浊液的条件下可以在玻璃的银浆导电层上沉积较薄而均匀的碳纳米管膜,与丝网印刷工艺制备的阴极相比,均匀性更好,厚度更容易控制,具有更好的发射均匀性.测试图形化的阵列碳纳米阴极的三极管结构的场发射特性,发现当阳极电压保持在600 V,栅极电压接近500 V时,阳极电流能达到2.6 mA/cm2.荧光粉发光均匀,相比二极管结构具有更低的阈值电压,在亮度、均匀性和稳定性方面都有显著的优势.