典型二元单晶REB6的电子结构和发射性能

二元单晶稀土六硼化物(REB₆)具有丰富的物理性质,其中单晶LaB₆具有优异的电子发射特性,影响二元REB₆发射性能的物理机理及其他二元REB₆是否具有良好的发射特性,需要进一步研究.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算对典型二元单晶REB₆(RE=La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd)的电子结构、功函数进行了理论分析,并对区熔法制备的高质量单晶REB₆的热发射性能进行测试.电子结构计算结果表明,二元REB₆费米能级附近具有很高的态密度,宽域分布的稀土元素的d电子决定了REB₆优异发射性能的电子态,局域分布的f轨道对发射性能不利.功函数理论计算表明具有d态价电子的二元REB₆(RE=La,Ce,Gd)具有较低功函数.热发射测试结果表明,以上单晶REB₆ (100)晶面功函数热发射测试值与理论计算值基本相符.最终理论计算结合实验结果表明, LaB₆...     

单晶LaB6热阴极直流发射特性实验研究

实验利用二极管型电子枪研究了单晶LaB6热阴极的直流发射特性。阴阳极间距5 mm,从直径为2 mm发射体上测得175 mA直流束流（阴极温度约为1 870 K、阴阳极电压6.5 kV、空间电荷限制状态）,电流密度为5.57 A/cm2。采用Longo方程拟合直流发射电流,该方法比以往单纯用Child或Richardson- Dushman公式更符合实际。实验还观测了阴极工作环境和表面状态对直流发射的影响,当真空度低于7×10-4 Pa时,阴极发射能力逐渐下降,阴极表面碳、氧污染使发射体功函数升高。长时间加热后,石墨上会蒸镀LaB6,由此会造成热子电阻的下降。分析表明La原子补充不及时和表面气体吸附是影响直流发射能力的主要因素。     

单晶LaB6热阴极直流发射特性实验研究

 实验利用二极管型电子枪研究了单晶LaB₆热阴极的直流发射特性。阴阳极间距5 mm,从直径为2 mm发射体上测得175 mA直流束流（阴极温度约为1 870 K、阴阳极电压6.5 kV、空间电荷限制状态）,电流密度为5.57 A/cm2。采用Longo方程拟合直流发射电流,该方法比以往单纯用Child或Richardson- Dushman公式更符合实际。实验还观测了阴极工作环境和表面状态对直流发射的影响,当真空度低于7×10^-4 Pa时,阴极发射能力逐渐下降,阴极表面碳、氧污染使发射体功函数升高。长时间加热后,石墨上会蒸镀LaB6,由此会造成热子电阻的下降。分析表明La原子补充不及时和表面气体吸附是影响直流发射能力的主要因素。     

悬浮区域熔炼法制备LaB6单晶体与发射性能研究

采用区域熔炼法成功制备出了高质量,高纯度,大尺寸的LaB₆单晶体. 系统分析了制备过程中每个参数对LaB₆单晶生长的影响,确定了晶体生长最佳工艺为:样品转速为30 r/min,生长速度为8-10 mm/h. 分析了单晶LaB₆ (100) 晶面的热电子发射性能,结果表明,当阴极温度为1873 K时,最大热发射电流密度为44.36 A/cm²;利用 Richardson 直线法求出了绝对零度逸出功和有效逸出功分别为1.99和2.59 eV. 场发射测试结果表明,单晶LaB₆场发射单尖最大场发射电流密度达到4.9×10⁶ A/cm²,场发射因子为41500 cm^-1,表现出良好的场发射性能. 因此单晶LaB₆作为热阴极和冷阴极都具有很广阔的应用前景. 关键词： 区域熔炼法 6')" href="#">单晶LaB₆ 热发射性能 场发射性能     

单晶LaB6热阴极直流发射特性

大功率脱硫加速器要求稳定发射500mA直流电流，且要长时间连续工作，因此寻求一种长时间稳定发射的阴极发射体，对于脱硫加速器的建造至关重要。就制备技术比较成熟的大电流长寿命发射体而言，用单晶LaB6的逸出功低、发射度好，成为高亮度、高稳定性、长寿命阴极的首选材料。     

PrB6电子结构及光学性能的第一性原理研究

本文采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,系统研究了稀土PrB6的电子结构、自旋极化态密度和光学性质,并在此基础上预测了PrB6薄膜的太阳辐射屏蔽性能。研究发现：PrB6属于金属导体材料,其费米面附近的能带主要由B的2p和Pr的4f层的电子态构成;PrB6对近红外辐射具有较高的反射率和较强的吸收;PrB6薄膜的理论透过率曲线在可见光区呈“吊铃”型分布,其不仅具有较好的可见光透过率而且对紫外和近红外辐射具有较强的屏蔽性能。此研究结果将为PrB6光电材料的设计和应用提供理论依据。     

PrB6电子结构及光学性能的第一性原理研究

本文采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,系统研究了稀土PrB6的电子结构、自旋极化态密度和光学性质,并在此基础上预测了PrB6薄膜的太阳辐射屏蔽性能。研究发现：PrB6属于金属导体材料,其费米面附近的能带主要由B的2p和Pr的4f层的电子态构成;PrB6对近红外辐射具有较高的反射率和较强的吸收;PrB6薄膜的理论透过率曲线在可见光区呈“吊铃”型分布,其不仅具有较好的可见光透过率而且对紫外和近红外辐射具有较强的屏蔽性能。此研究结果将为PrB6光电材料的设计和应用提供理论依据。     

多晶LaB6阴极的脉冲热发射特性

采用多晶LaB6材料制成平板二极管阴极,阳极采用钼材料,阴极采用热传导与热辐射加热,加热体为石墨。实验研究了不同阴极温度、不同真空度下的脉冲发射特性,并对热发射稳定性进行了分析。结果表明： 在动态真空系统中, 阴极发射面积为0.012 1 cm2, 工作真空度为2×10-4 Pa, 阴极温度分别为1 600, 1 650和1 700 ℃,在脉冲宽度为40 ms、重复频率为107 Hz的条件下,最大脉冲发射电流密度分别为34.0,44.0和53.8 A/cm2; 2×10-4,5×10-4和2×10-3 Pa压强下的发射能力没有明显的差异;脉冲宽度的变化不影响发射电流密度的变化。     

放电等离子固相烧结制备高密度LaB6阴极性能

采用放电等离子烧结（SPS）技术,以碳化硼还原法制备的LaB6粉末为原料,制备了高致密LaB6多晶块体阴极,并系统研究了烧结温度、压力对LaB6烧结样品的物相、结构和性能的影响。确定了SPS烧结LaB6的最佳工艺为：压力50 MPa,烧结温度1 650 ℃,保温时间10 min。实验结果表明：与其它LaB6多晶制备方法相比,SPS制备得到的LaB6烧结块体的力学及发射性能均有大幅提高,样品相对密度达到96.2％,维氏硬度达到1 720 kg/mm2,抗弯强度达到203.2 MPa。样品在1 520 ℃温度下发射电流密度达到17.41 A/cm2,功函数为2.40 eV。SPS制备法显著降低了LaB6的烧结温度,缩短了烧结时间。     

放电等离子固相烧结制备高密度LaB_6阴极性能

采用放电等离子烧结(SPS)技术,以碳化硼还原法制备的LaB6粉末为原料,制备了高致密LaB6多晶块体阴极,并系统研究了烧结温度、压力对LaB6烧结样品的物相、结构和性能的影响。确定了SPS烧结LaB6的最佳工艺为:压力50MPa,烧结温度1650℃,保温时间10min。实验结果表明:与其它LaB6多晶制备方法相比,SPS制备得到的LaB6烧结块体的力学及发射性能均有大幅提高,样品相对密度达到96.2%,维氏硬度达到1720kg/mm2,抗弯强度达到203.2MPa。样品在1520℃温度下发射电流密度达到17.41A/cm2,功函数为2.40eV。SPS制备法显著降低了LaB的烧结温度,缩短了烧结时间。     

LaB6与TaC混合涂层热阴极

研究了一种LaB6与TaC混合涂层热阴极,其发射层通过均匀混合LaB6与TaC粉末得到。比较了该阴极在LaB6与TaC混合比例为1∶1, 2∶1和3∶1下的发射特性,发现混合型LaB6阴极的功函数与多晶LaB6阴极的非常接近,在3∶1的混合比例下,电极的发射电流稳定,得到的电流密度为30 A/cm2。该电极可被应用于需要大电流密度和超大面积阴极的真空电子器件及动态真空电子束设备中。     

Bi2ZnOB2O6单晶偏振拉曼光谱

本文通过分析不同几何配置下的偏振拉曼光谱对非线性光学晶体的晶格振动模式进行了研究. 首先根据因子群分析,将晶体的振动模按晶体对称群的不可约表示进行分类,其次测量了晶体在10–1600 cm^-1范围内,不同几何配置下的偏振拉曼光谱,并在此基础上指认了晶体的晶格振动模式. 300 cm^-1以下的振动峰,归结为晶体的外振动,来自[BiO₆],[ZnO₄],[BO₄]和[BO₃]原子基团的平动和转动;300cm^-1以上为晶体的内振动,主要与Bi-O,和Zn-O键振动有关. 晶体拉曼光谱中最高振动频率达到1407 cm^-1,被指认为[BO₃]三角形中B-O键的伸缩振动,体现了[BO₃]基团中高的电子非局域化程度. 关键词： 2ZnOB₂O₆单晶')" href="#">Bi₂ZnOB₂O₆单晶 偏振拉曼光谱 振动模式     

单晶CeB_6发射性能及磁电阻各向异性研究

采用X射线劳厄定向法对单晶CeB_6的(110),(111),(210)和(310)晶面进行了定向.系统研究了不同晶面热发射性能及磁场对电阻率的影响规律.结果表明,当阴极温度为1873 K时(110),(111),(210)和(310)晶面最大发射电流密度分别为38.4,11.54,50.4和20.8 A/cm~2,表现出了发射性能的"各向异性".RichardsonDushman公式计算逸出功结果表明,上述晶面中(210)晶面具有最低的逸出功,为2.4 eV.从实际应用来看,该晶面有望替代商业化的钨灯丝成为新一代的场发射阴极材料.磁电阻率测量结果显示,当晶体从[001]方向旋转至[011]方向时电阻率从73μ?·cm变化至69μ?·cm,表明电阻率在磁场中沿不同方向同样具有"各向异性"的特点.     

Pr1-xCexB6阴极材料的原位反应合成及性能研究

本文以CeH2,PrH2纳米粉和B粉为原料,在无氧环境下采用放电等离子原位反应成功制备了单相多元稀土六硼化物Pr1-xCexB6=（x=0．2—0．8）阴极材料．系统研究了掺杂元素Ce对Pr1-xCexB6的物相组成、力学性能及热电子发射性能的影响．结果表明,当烧结温度为1450℃,烧结压强为50MPa时可制得单相的Pr1-xCexB6多晶块体材料并且该系列样品具有良好的力学性能,维氏硬度和抗弯强度最高值分别达到了24．34GPa和226．02MPa,已达到单晶水平．热电子发射性能结果表明,随着Ce掺杂量的增加Pr1-xCexB6的发射电流密度线性增加．当阴极温度为1973K,外加电压为950V时,Pr0．4Ce0．686最大发射电流密度达到47-3A．cm^-2,该值远高于传统热压烧结法制备的发射电流密度．因此,本文该方法制备的Pr1-xCexB6多晶块体具有良好的力学性能和发射性能,作为热阴极材料将会有很好的应用前景．     

LaB6场发射尖锥的场发射特性研究

 报道了六硼化镧（LaB₆）场发射尖锥的场发射性能。采用电化学腐蚀方法制作了LaB₆场发射尖锥，并在10^-2～10^-7 Pa 的宽真空度范围内对单尖LaB₆场发射二极管的发射特性进行了测试。发现残余气体电离产生的离子轰击对LaB₆场发射阴极尖锥表面起到了离子清洗作用，使LaB₆场发射尖锥在低真空工作后发射电流大幅度提高。离子轰击是一种适用于LaB₆场发射阴极的激活处理方法。     

Structure and chemical bond characteristics of LaB6

The structure and chemical bond characteristics of LaB₆ have been achieved by means of the density functional theory using the state-of-the-art full-potential linearized augmented plane wave (FPLAPW) method, which are implemented within the EXCITING code. The results show our optimized lattice constant a (4.158 Å), parameter z (0.1981) and bulk modulus B (170.4 GPa) are in good agreement with the corresponding experimental data. Electron localization function (ELF) shows the La–La bond mainly is ionic bond, La–B bond is between ionic and covalent bond while the covalent bond between the nearest neighbor B atoms (B2 and B3) is a little stronger than that between the nearer neighbor B atoms (B1 and B4).     

Ultraviolet laser-induced voltages in LaSrAlO4 single crystal

Laser-induced ultrafast photovoltaic effect is observed in LaSrAlO4 single crystal at ambient temperature without any applied bias. An open-circuit photovoltage is obtained when the wafer is irradiated by a 248-nm-KrF laser pulse of 20 ns duration. The response time and full width at half maximum of the photovoltage pulse are 6 ns and 19 ns, respectively, indicating that LaSrAlO4 single crystal has potential application in ultraviolet detector.     

Enhanced field emission from LaB6 thin films with nanoprotrusions grown by pulsed laser deposition on Zr foil

Lanthanum hexaboride (LaB₆) films have been deposited on a zirconium foil by pulsed laser deposition method. The field emission studies of the LaB₆ deposited film have been performed in the planar diode configuration under ultra high vacuum conditions. The Fowler-Nordheim plots were found to be linear in accordance with the quantum mechanical tunneling phenomenon. A typical field emission current of 7.02 μA was drawn at an applied electric field of 2 V/μm. The field enhancement factor is calculated to be 8913 cm⁻¹, indicating that the field emission is from nanoscale protrusions present on the emitter surface. The atomic force microscope (AFM) investigation of the surface clearly shows the conical shaped nanoprotrusions of few hundred nanometers with asperities of 20-40 nm on its top. The emission current-time plot recorded at the pre-set value of emission current of 5 μA over a period of more than 3 h exhibits an initial increase and subsequent stabilization of the current. The results reveal that the LaB₆/Zr field emitter obtained by the pulsed laser deposition (PLD) is a promising cathode material for practical applications in field emission-based devices.