氮离子轰击改善胶体石墨薄膜平面场发射特性的研究

研究了氮离子(N⁺)轰击对石墨薄膜场发射特性的影响。片层石墨被N⁺轰击成较整齐排列的锥尖阵列,尖端密度～10⁸cm^-2。XPS谱证实有许多N原子注入薄膜,膜内存在大量sp²杂化轨道键。场发射测试表明,经过N⁺轰击,整个薄膜在场发射的均匀一致性方面有较明显的改善,场发射电流密度从0.3增大到1.65mA/cm²。     

胶体石墨涂层的平面场发射特性研究

研究了胶体石墨涂层的场发射特性。测得其相应于10μA/cm²场发射电流密度的开启场强为5.4V/μm,相应于1mA/cm²场发射电流密度的阈值场强为8.8V/μm。扫描电子显微镜观察表明场发射应该来自细小石墨碎片的尖锐边缘。通过计算估计出这些尖锐边缘处的场强比阴阳极之间的平均场强增加了大约4×10²倍。     

不锈钢衬底碳纳米管薄膜的场发射特性

不需要添加任何催化剂,直接在含有少量Ni和Cr成分的不锈钢衬底上,用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法沉积碳纳米管薄膜.在SEM下观察,生成的碳纳米管取向无序,但浓度大、杂质含量少、直径小且分布均匀,其直径在50～60 nm,为多壁碳纳米管.Raman光谱实验证实了此碳纳米管中存在大量缺陷.场发射实验表明,本样品的开启电压低,电子发射均匀,发射电流大.当用ITO玻璃作阳极且场强为11 V/μm时,电流密度可达到31 mA/cm2;当用荧光粉包覆的ITO玻璃作阳极且场强为6 V/μm时,电流密度可达到1.25 mA/cm2,这时的电子可稳定发射,使该样品变成良好的电子发射体.     

Ar离子溅射诱导硅纳米圆锥阵列的场发射性能

利用碳薄膜作为模板,采用能量1.2 keV的Ar离子束室温溅射的方法制备了大面积高密度的硅纳米圆锥.硅纳米圆锥的密度约为(1-2)×109/cm2.场发射性能测量结果表明硅纳米圆锥阵列的场发射性能和碳纳米纤维的场发射性能相当,比已经报道的硅纳米圆锥的场发射性能更好.     

O2吸附对纳米石墨片的场发射性能影响

采用（CVD）法制备了纳米石墨片,用场发射扫描电镜（FESEM）和Raman光谱对其形貌和结构进行表征,发现其为花瓣片状结构,边缘具有突出尖端。利用二极结构分别测试了有无O2氛围下纳米石墨片场发射电流,发现O2吸附在纳米石墨片表面时,场发射电流明显减小,开启电场增大。在冷阴极方面有较好应用前景。     

奥氏体不锈钢的氮、铬离子淹没离子轰击处理

将铬离子源引入常规离子氮化炉,在铬、氮离子淹没条件下轰击不锈钢,采用金相显微镜、磨损试验机和电化学工作站等分析了不同工艺条件下渗层的显微组织、耐磨性和耐蚀性.结果表明:与未经处理的不锈钢相比,经氮、铬离子淹没离子轰击处理的不锈钢的耐磨性提高2-5倍;处理后不锈钢的耐蚀性虽有所下降,但与常规的离子氮化试样相比仍明显改善.     

氮化硼薄膜的厚度对场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法, 在n型（100）Si基底上沉积了不同厚度（54~124 nm）的纳米氮化硼（BN）薄膜. 红外光谱分析表明, BN薄膜结构为六角BN（h-BN）相(1 380 cm^-1和780 cm^-1)结构. 在超高真空系统中测量了不 同膜厚的场发射特性, 发现阈值电压随着厚度的增加而增大. 厚度为54 nm的BN薄膜样品阈 值电场为10 V/μm, 当外加电场为23 V/μm时, 最高发射电流为240 μA/cm². BN薄膜场发射F-N曲线表明, 在外加电场作用下, 电子隧穿了BN薄膜表面势垒发射到真空.     

掺氮碳纳米管阵列的制备及其场发射特性

使用结构简单的单温炉设备,以二茂铁为碳源与催化剂,三聚氰胺为氮源在硅基底制备出了碳纳米管阵列。所得的碳纳米管为多壁结构,单根碳纳米管的平均直径为50nm,长度为15μm,有着很好的定向性。透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子谱(XPS)分析表明所得的碳纳米管是氮掺杂的。利用场发射显微镜研究了掺氮碳纳米管阵列的平面场发射特性,相应的开启场强为1.60V/μm,场发射图像表明了其有较高的场发射点密度。     

氮掺杂碳化硅纳米管电子场发射的第一性原理研究

运用第一性原理研究了氮掺杂对碳化硅纳米管场发射性能影响.计算结果表明,在外加电场作用下,体系的态密度均向低能端移动,赝能隙及最高占据分子轨道/最低未占据分子轨道能隙减小,且Mulliken电荷在帽端聚集程度增加.态密度、最高占据分子轨道/最低未占据分子轨道能隙及Mulliken电荷分析表明,氮掺杂改善了碳化硅纳米管的场发射性能,且N替代顶层五元环中Si原子体系场发射性能最优.     

基底偏压对氮化硼薄膜场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法, 在n型（100）Si（0.008～0.02 Ω·m）基底上沉积了氮化 硼（BN）薄膜. 红外光谱分析表明, BN薄膜结构均为六角BN（h-BN）相. 在超高真空系统中 测量了BN薄膜的场发射特性, 发现BN薄膜的场发射特性与基底偏压关系很大, 阈值电场随基 底偏压的增加先增加后减小. 基底偏压为-140 V时BN薄膜样品场发射特性要好于其他样品, 阈值电场低于8 V/μm. F~N曲线表明, 在外加电场的作用下, 电子隧穿BN薄膜表面势垒发射 到真空.     

金刚石薄膜场致发射的研究

给出了以硅片和钼片作基底,在不同掺杂状态下的几种金刚石薄膜的发射特性和两种金刚石 薄膜的扫描电子显微镜照片及喇曼光谱.测试结果表明,掺杂后的金刚石薄膜的发射电流密 度可增大一个数量级.     

离子注入对多晶金刚石薄膜场发射特性影响的研究

对等离子增强化学气相淀积多晶金刚石薄膜在Ｎ离子注入前后的场发射特性进行研究。研究发现,同一工艺条件下的淀积的多晶金刚石薄膜样口的发展射特性在离子注入前有较大的差异,离子注入后金刚石石薄膜场发射特性的差异基本上得到消除,而且在高场下发射电流密有一定程度的提高,场发射特性得到较大改善。     

离子轰击碳膜凸起形成碳纳米尖端的理论分析

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统在沉积有碳膜的Si上制备了碳纳米尖端.用原子力显微镜表征了碳膜,结果表明碳膜是凸凹不平的膜,有许多凸起.在生长碳纳米尖端的过程中,由于既有含碳离子在凸起上的沉积,又有氢离子和含氮离子对凸起的刻蚀,根据有关离子沉积和溅射刻蚀的理论,理论分析了离子轰击碳膜凸起碳纳米尖端的形成.     

硅基场发射阴极材料研究进展

场发射显示技术在原理上具有多种优越性能,可能在未来平板显示技术中居主导地位。硅基场发射阴极易于与其周边驱动电路实现集成,因而更具有明显的开发前景。在综述硅基场发射阴极材料最新研究进展的基础上,就其所面临的问题、可能的解决方案和未来的发展趋势做出了评述。     

离子轰击碳膜诱导碳纳米尖端的形成和生长

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统在沉积有碳膜的Si上制备了碳纳米尖端.用扫描电子显微镜、原子力显微镜和Raman光谱表征了碳膜的结构,以及用扫描电子显微镜和X射线光电子谱表征了碳纳米尖端的结构,结果表明碳膜是凸凹不平的非晶碳膜,碳纳米尖端是由sp2结构的碳组成.根据有关离子的溅射和沉积机制,分析了离子轰击碳膜诱导碳纳米尖端的形成和生长.     

CVD金刚石膜场发射机制的探讨

通过分析CVD金刚石膜的结构,对CVD金刚石膜的场发射机制进行了研究,结果表明金刚石膜内含有一定数量的石墨,当电子通过石墨时从石墨的电场中获得能量增大了电子隧穿金刚石晶粒的系数,据此提出了金刚石膜内石墨相增强电子隧穿金刚石颗粒以增强金刚石膜场电子发射的机制,并且根据该机制解释了一些实验现象。     

钨针尖放电处理后的场发射特性

在场发射显微镜（FEM）中使用1万伏以上的电压对钨针尖进行了放电处理。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的观察表明在处理后形成了纳米尺寸的突起。从经过处理的钨针尖能够支取高达1.55mA的场发射电流。针尖的场发射像呈现四重对称,表明它来自单个突起。场发射电流与电压关系符合Fowler-Nordheim (F-N)理论。根据F-N理论算得的场发射面积与TEM下观察到的突起的面积在量级上一致。