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.     

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。     

紫外光激发下氧化锌纳米线的发光特性研究

室温条件下,用355 nm的激光激发氧化锌纳米线,测量了其发光光谱.观察到半宽度较小、峰值波长约382 nm的紫光峰和半宽度较宽、峰值波长约507 nm的绿光峰;两峰的发光强度随激发光功率密度的变化而变化,且均存在饱和效应,但各自的变化规律及饱和值的大小不同;紫光峰的中心波长随激发光功率密度的增加而发生了明显的红移.对两峰产生的机理、强度饱和值存在的原由、强度随激发光功率密度变化及紫光峰红移的起因进行了分析.     

碳化硅纳米线的电子发射特性

以聚碳硅烷为原料,通过1 200 ℃高温裂解工艺制备了碳化硅纳米线,并采用碳化硅纳米线作为高功率微波源用阴极材料,进行了电子发射实验。结果表明：与天鹅绒阴极材料相比,碳化硅纳米线具有更高的电子发射电流密度,在115 kV外加激励脉冲高压下,电子发射密度为23.7 kA/cm2,而天鹅绒材料为14.0 kA/cm2,并具有更好的电子发射品质及更长的使用寿命。因此碳化硅纳米线作为高功率微波源用阴极,具有很好的应用潜力。     

带栅极纳米线冷阴极的场增强因子研究

场增强因子是体现场发射冷阴极器件性能优劣的重要参数.利用静电场理论给出了一种带栅极(normal-gated)纳米线冷阴极的场增强因子表示式β=k₁{N²·(L-d₁)²+［1/k₁+(L-d₁)］²}^1/2,且进一步分析了几何参数对场增强因子的影响.结果表明,纳米线突出栅孔的部分(L-d₁)与栅孔半径越大,则场增强因子越大;而纳米线半径越小,则场增强因子越大;当L远大于d₁时满足β∝L/r₀.其中N=N₁(k₁r₀)/N₀(k₁r₀),N₀(k₁r₀)和N₁(k₁r₀)分别代表零阶和一阶Neumann函数,k₁=0.8936/R,R为栅孔半径,L为纳米线长度,r₀为纳米线半径,d₁表示阴极与栅极间距.     

类富勒烯纳米晶CNx薄膜及其场致电子发射特性

利用微波等离子体增强化学气相沉积技术制备出了CNx薄膜,并利用x射线光电子能谱、x射线衍射、扫描电子显微镜和Raman光谱等测试手段对所制备的CNx薄膜的微结构和成分进行了分析.研究了其场致电子发射特性.发现薄膜的结构和场发射特性与反应系中的甲烷、氮气及氢气的流量比有关,当甲烷、氢气及氮气流量比为8/50/50sccm时,制备的薄膜具有弯曲层状的纳米石墨晶体结构(类富勒烯结构)和很好的场发射特性.场发射阈值电场降低至1.1V/μm.当电场为5.9V/μm时,平均电流密度达70μA/cm2,发射点密度大于1×104cm-2.     

类富勒烯纳米晶CNx薄膜及其场致电子发射特性

利用微波等离子体增强化学气相沉积技术制备出了CN_x薄膜,并利用x射线光电子能谱、x射线衍射、扫描电子显微镜和Raman光谱等测试手段对所制备的CN_x薄膜的微结构和成分进行了分析.研究了其场致电子发射特性.发现薄膜的结构和场发射特性与反应系中的甲烷、氮气及氢气的流量比有关,当甲烷、氢气及氮气流量比为8/50/50 sccm时,制备的薄膜具有弯曲层状的纳米石墨晶体结构（类富勒烯结构）和很好的场发射特性.场发射阈值电场降低至1.1V/μm.当电场为5.9V/μm时,平关键词：类富勒烯x薄膜')\" href=\"#\">CN_x薄膜场致电子发射微波等离子体增强化学气相沉积     

宽带隙薄膜材料场电子发射研究的背景、现状和问题

介绍了以金刚石为代表的宽带隙薄膜材料场电子发射研究背景和现状,对金刚石、类金刚石（ＤＬＣ）、立方氮化硼（ｃ－ＢＮ）、氮化铝（Ａ１Ｎ）和碳化硅（ＳｉＣ）薄膜场电子发射研究的进展进行了评述,着重介绍了发射性能与薄膜的结构特征、杂质含量和处理方法间的关系,并讨论了研究中存在的问题。     

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。     

生长温度对纳米氧化锌场发射性能的影响

采用锌粉和银粉为蒸发源,用热蒸发法不同温度下制备了四针状纳米氧化锌,并以单独的锌粉做对照。采用扫描电子显微镜(SEM)观察其形貌,X射线衍射(XRD)谱表征其晶体结构。采用丝网印刷方法将其制备为场致电子发射阴极,将阴极与印刷有荧光粉的阳极板组装成二极结构场致发射显示屏,并进行了场致电子发射特性对比实验。结果表明较高温度制备的氧化锌具有较好的场致发射性能;掺杂银粉的蒸发源制备的样品的发射性能明显优于没有掺杂银粉的样品。实验证明ZnO是一种优良的场致发射冷阴极材料,在真空电子方面具有广阔的应用前景。     

ZnO纳米线阵列的定向生长、光致发光及场发射性能

采用光刻和脉冲准分子激光沉积技术在Si衬底上制备了图形化的ZnO种子层薄膜。分别采用气相输运和水热合成法,制备了最小单元为30μm的图形化的垂直定向生长的ZnO纳米线阵列。X射线衍射(XRD)分析显示ZnO纳米线阵列具有高度的c轴[001]择优取向生长特性。从扫描电子显微镜(SEM)照片看出,阵列图形完整清晰,边缘整齐。纳米线阵列室温下光致发光(PL)谱线中在380nm左右具有强烈的紫外发射峰,可见光区域发射峰得到了抑制,证明ZnO纳米线缺陷少,晶体质量高。场致电子发射测量表明,ZnO纳米线阵列开启电场和阈值电场分别为2.3,4.2V/μm,具有较好的场致电子发射性能。     

InN纳米线的低压化学气相沉积及其场发射特性研究

利用低压化学气相沉积方法在以Au作催化剂的Si衬底上生长了InN纳米线. 扫描电子显微镜分析表明,这些纳米线的直径在60—100 nm的范围内, 而其长度大于1 μm.高分辨透射电子显微镜图像表明,合成的纳米线中含有六方相和立方相的InN晶体.这些InN纳米线具有良好的场发射特性和稳定的场发射电流,其开启场为10.02 V/μm(电流密度为10 μA/cm²),在24 V/μm 的电场下,其电流密度达到5.5 mA/cm².此外,对InN纳米线的场发射机理也进行了讨论.关键词：InN纳米线场电子发射非线性Fower-Nordheim曲线     

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.     

Physical model for the exotic ultraviolet photo-conductivity of ZnO nanowire films

Employing a simple and efficient method of electro-chemical anodization,ZnO nanowire films are fabricated on Zn foil,and an ultraviolet(UV)sensor prototype is formed for investigating the electronic transport through back-to-back double junctions.The UV(365 nm)responses of surface-contacted ZnO film are provided by I–V measurement,along with the current evolution process by on/off of UV illumination.In this paper,the back-to-back metal–seconductor–metal(M–S–M)model is used to explain the electronic transport of a ZnO nanowire film based structure.A thermionic-field electron emission mechanism is employed to fit and explain the as-observed UV sensitive electronic transport properties of ZnO film with surface-modulation by oxygen and water molecular coverage.     

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.     

有机-ZnO纳米线混合光电二极管特性

采用水热法制备了1维ZnO纳米线,并通过改变ZnO纳米线的取向（横向和竖直）和不同的P型半导体材料,制备了不同的有机-ZnO纳米线混合光电二极管。通过改变光照与非光照的条件下并在光照条件下改变光电二极管与光源的距离,对所制备的光电二极管的相关特性进行研究。结果表明:采用水热技术能够制备高质量的ZnO纳米线;当光电二极管两端通正向电压时,光照时的电流大于非光照时的电流,当通反向电压时,结果则相反;同时,光电流还与光照强度有关,光照强度越大,光电流越大。     

The effect of substrate surface roughness on ZnO nanostructures growth

The ZnO nanowires have been synthesized using vapor-liquid-solid (VLS) process on Au catalyst thin film deposited on different substrates including Si(1 0 0), epi-Si(1 0 0), quartz and alumina. The influence of surface roughness of different substrates and two different environments (Ar + H₂ and N₂) on formation of ZnO nanostructures was investigated. According to AFM observations, the degree of surface roughness of the different substrates is an important factor to form Au islands for growing ZnO nanostructures (nanowires and nanobelts) with different diameters and lengths. Si substrate (without epi-taxy layer) was found that is the best substrate among Si (with epi-taxy layer), alumina and quartz, for the growth of ZnO nanowires with the uniformly small diameter. Scanning electron microscopy (SEM) reveals that different nanostructures including nanobelts, nanowires and microplates have been synthesized depending on types of substrates and gas flow. Observation by transmission electron microscopy (TEM) reveals that the nanostructures are grown by VLS mechanism. The field emission properties of ZnO nanowires grown on the Si(1 0 0) substrate, in various vacuum gaps, were characterized in a UHV chamber at room temperature. Field emission (FE) characterization shows that the turn-on field and the field enhancement factor (β) decrease and increases, respectively, when the vacuum gap (d) increase from 100 to 300 μm. The turn-on emission field and the enhancement factor of ZnO nanowires are found 10 V/μm and 1183 at the vacuum gap of 300 μm.     

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