金刚石聚晶薄膜制备及其电子场的发射性能

微波等离子体化学气相沉积是制备微/纳米结构的方法之一,使用该方法在陶瓷衬底上制备微米金刚石聚晶材料薄膜。利用扫描电子显微镜表征了材料的表面形貌,单元尺寸一致,分布均匀。使用X射线衍射和拉曼光谱分析了薄膜的结构,测试了薄膜材料的电子场发射性能。数据表明:制备的薄膜材料开启电场为1.25V/μm,在2.55V/μm的电场下,其电子场发射电流密度达到6.3mA/cm2。     

用机械破碎方法提高印刷碳纳米管薄膜的场发射性能

提出了一种可显著改善丝网印刷碳纳米管(CNTs)薄膜场发射特性的后处理方法,用机械压力通过隔离层对附着于CNTs表面的无机物进行原位破碎,并用高速气流清洁薄膜表面.同其他方法相比,机械破碎方法既不会在处理后的阴极表面留下残留物,也不会使薄膜受损.场发射特性测试表明,与未处理薄膜相比,经过处理的CNTs薄膜的开启场强从2.7V/μm降低到1.7V/μm,同样面积的薄膜(印刷面积为40mm×40mm)在4.2V/μm场强下的发射电流由70μA提高到了950μA,说明机械破碎处理对于提高薄膜的场发射特性有明显作用.该方法在碳纳米管场发射显示器的制作中具有很好的实际应用价值.     

定向多壁碳纳米管薄膜及其场致发射距离敏感特性

研究了定向生长的多壁碳纳米管薄膜场致发射的距离敏感特性,以改进现有场发射传感器中硅及金属针尖的性能。化学气相沉积方法制备的多壁碳纳米管薄膜表现出良好的尖端放电特性,其开启电场可至1.42 V/μm,阈值电场可至2.22 V/μm,通过计算得到的尖端电场增强因子可至4 034以上。随着发射间距的增加,场致发射电流非线性地降低,发射电流对发射间距的最大变化率为0.018 8μA/μm。通过拟合分析发现,场致发射电流随发射间距的变化基本符合Fow ler-N ordhe im关系,该特性可作为碳纳米管场致发射传感器的基本原理用于位移的检测。     

钛基纳米金刚石涂层场发射阴极的工艺改进

钛基纳米金刚石涂层场发射阴极适于大面积制备,但原始工艺制备出的样品场发射性能较低.为提高样品的性能,对原始工艺进行了改进:首先,改变分散液成分,在原分散液中加入表面活性剂以改善金刚石纳米粉的分散效果;其次,改变真空热处理(HFCVD)系统的热丝结构使样品热处理时的温度场更加均匀;最后,在原工艺基础上增加表面处理环节,用射频氢等离子体对金刚石纳米粉涂层进行表面处理以降低样品的场发射阈值.经过工艺改进,样品的阈值场强由6.3 V/μm降低至1.9 V/μm,在17.6 V/μm场强下的场发射电流密度由56.1μA/cm2提高到61μA/cm2.     

面向集成电路的大尺寸单晶石墨烯的可控制备方法

提出一种采用化学气相沉积工艺进行大面积单晶结构石墨烯岛的可控制备方法。在Ar环境中通过控制退火时间、生长温度来控制石墨烯岛的成核密度和生长形态;采用FeCl3溶液对衬底表面预处理并调控H2与CH4的流量比来改善石墨烯岛的分形;延长生长时间来扩大单晶石墨烯岛尺寸。实验结果表明:该制备方法可以控制石墨烯具有四边形、六边形、搭叠形等不同形态,可以控制四边形石墨烯由狭长型、燕翅型、蝴蝶型最终过渡到饱满的无分形结构的正方形形态,可以将六边形石墨烯岛尺寸从几十微米扩大到200微米以上,并且得到双层搭叠型六边形石墨烯;采用该方法生长出来的单晶石墨烯可以避免连续多晶石墨烯的边界散射效应,保持较高的迁移率,且尺寸较大,具有单原子层结构和不同的生长形态,解决了集成电路所需要的百微米以上量级的单晶结构、晶格取向一致的石墨烯的制造问题。     

亚微米电解加工的试验研究

为了增强Ag纳米线在亚微米电解加工中的稳定性,对其表面溅射金属Au.Ag纳米线的稳定性试验结果表明,溅射层越厚,Ag纳米线在电解加工环境中的稳定性越好,但是过厚的溅射层会使纳米线发生弯曲.当溅射层厚度约为55 nm时,溅射层不够致密,电解加工时亚微米工具电极会发生溶解;当溅射层厚度约为310 nm时,溅射层的内应力过大,亚微米工具电极出现弯曲.因此,采用溅射层厚度约为150 nm的亚微米工具电极进行亚微米电解加工.在浓度为0.1mol/L的H2SO4电解液中,施加电压为4 V、周期为50 ns、脉宽为6 ns的纳秒脉宽脉冲电流,于高温合金试件表面成功加工出亚微米沟槽,沟槽长约30μm,深约80 nm,底部最窄处约为450 nm,入口最宽处约1μm.     

两步法制备性能优良的ZnO纳米线

利用热蒸发和溶液浸泡两步法制备了性能优良的ZnO纳米线，研究了这些ZnO纳米线的光致发光和场发射特性.与直接采用热蒸发方法生长的ZnO纳米线相比，由该方法得到的ZnO纳米线表现出了更好的紫外发光特性，同时发生5 nm的蓝移，场发射测试表明其开启电场和阈值电场分别达到2.3 V/μm和6.8 V/μm.该方法适用于制备光致发光和场发射性能优良的ZnO纳米线.     

石墨烯/细菌纤维素复合材料的原位生物合成

通过原位生物合成技术在细菌纤维素(BC)中掺杂一定量的石墨烯(GR),一步法制备得到石墨烯掺杂细菌纤维素复合材料(GR/BC).采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析了GR/BC的表面形貌和GR的分布情况,采用电导率测试仪研究了GR含量对GR/BC电导率的影响.探究了培养时间、石墨烯添加量对GR/BC形成过程和产率的影响.结果表明,GR能通过原位生物合成技术均匀地分散到BC中,当石墨烯分散液浓度为10wt%,培养时间为5d时,GR/BC复合膜产率为2.4g/L,其电导率最高可达50S/m.     

正交试验法优化四针状纳米ZnO的制备参数及场发射性能

采用高温气相法生长四针状纳米ZnO.从扫描电子显微镜(SEM)照片可以得出在氧气流量为2SCCM,950℃下生长的ZnO具有较好的表面形貌,且四个针脚较均匀.场发射测试表明,在最佳工艺下生长的四针状纳米ZnO的开启场强为2.45 V/μm,阈值场强为3.4 V/μm,在阳极电压为1 850 V时,发光亮度达到1 520 cd/m2.实验证明四针状纳米ZnO是一种优良的场致发射的阴极材料,有望在场致发射器件中广泛应用.     

纳米ZnO阵列场发射性能研究

目的 为了进一步提高ZnO纳米阵列的场发射性能指标.方法 采用掺杂n型杂质元素Al和衬底预处理的方法生长ZnO纳米阵列,对相应样品的场发射性能进行比较分析.结果 和结论采用Al掺杂和衬底镀Au处理均提高了ZnO纳米阵列场发射的性能,降低了阈值场强.其中衬底镀Au并在此衬底上生长的Al掺杂ZnO纳米阵列开启电场小于0.5 V/μm、阈值电场为4.5 V/μm.