基于扫描电子显微镜的单根一维纳米材料原位场发射性能研究

基于扫描电子显微镜和纳米探针技术,展示了一维纳米材料原位场发射的测量方法和实例。实验以钨针尖为接收极,纳米材料为发射极,通过结合扫描电子显微镜的实时成像功能,纳米探针的精确操纵及电学测量技术以及激光辐照功能,系统研究了极间距离D、形貌变化、吸附气体和激光注入对单根多壁碳纳米管和氧化锌纳米线场发射性能的影响。结果表明,当D远小于纳米材料长度L的3倍时,D越小,开启场强和阈值场强越大,场发射性能越弱。此外,纳米线尖端曲率半径越大,场增强因子越小,场发射性能越弱。研究还发现O2的脱附和激光辐照有助于纳米材料场发射性能的提高。     

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.     

ZnO纳米线在外加电场下的生长及场发射性能

在外加电场条件下,利用化学气相沉积法制备出了长径比为400:1的四角状ZnO纳米线.利用多功能场发射测试仪对ZnO纳米线进行了场发射特性测试,研究了外加电场对ZnO纳米线生长的影响,讨论了ZnO纳米线在强场下的场发射电流强度饱和现象产生的原因.结果表明:外加电场大大促进了四角状ZnO纳米线在一维方向上的生长,外加电场下制备的ZnO纳米线在电流密度为0.1 mA/cm2的开启场强仅为2.25V/μm,ZnO纳米线在强场下的场发射电流强度饱和现象归因于强场下电子输运速度的饱和.     

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.     

四角状纳米ZnO的制备及其场发射性能

利用热蒸发法制备出了新颖的四角状ZnO纳米棒. 研究了四角状纳米ZnO的场发射特性. 场发射测试表明四角状ZnO纳米棒具有较好的场发射特性, 开启电场为2.9 V/μm, 阈值电场为5.4 V/μm. 这一结果表明四角状ZnO纳米棒是一种性能优良的冷阴极电子发射源.     

非定向氧化锌纳米线阵列的场发射

使用热蒸发的方法在硅基底上制备了非定向氧化锌（ZnO）单晶纳米线阵列。经过热蒸发之后,在硅基底上形成一层均匀分布的 ZnO 点。在这些 ZnO 点上生长出非定向的 ZnO 纳米线阵列,其中的纳米线直径大约在 10 到 20nm 之间。考虑到实用,在制备样品的过程中硅基底的温度始终保持在 500℃ 以下。然后测量了这些非定向 ZnO 纳米线阵列的场发射特性。在 5.5V·μm^-1 场强下得到了 10μA·cm^-2 的场发射电流密度;同时使用透明阳极技术观察了其场发射中心的分布。     

氧化锌/银双层膜负反馈阴极电极的制备及性能研究

提出了一种可显著改善碳纳米管(CNTs)场致发射性能的ZnO/Ag双层膜负反馈阴极电极的制备方法.在条形银电极上溅射沉积一定厚度的Zn膜,经热氧化和湿法刻蚀制备成ZnO/Ag双层膜电极.同单层的Ag或氧化铟锡电极相比,该电极不仅具有足够的负反馈电阻(限流电阻)阻止CNTs场发射中过流的发生,而且降低了条形阴极电极的线性电阻,确保了场发射的均匀性.当溅射沉积Zn膜的厚度从40 nm增到120 nm时,热氧化形成的ZnO由孤岛状的颗粒变为连续体的薄膜,ZnO/Ag双层膜电极的表面光洁度比单层的Ag电极有很大的提高,负反馈电阻层的电阻增大,负反馈的能力增强.CNTs薄膜阴极场发射特性曲线证明,ZnO/Ag双层膜电极能明显降低场发射电流的波动,有效提高器件的稳定性和寿命.     

氧化铜纳米梭的制备及其场发射性质

本文采用了一种非常简便的湿化学法制备氧化铜纳米材料，该方法以铜片为衬底，在不用任何模板和催化剂的情况下生长出了大量的氧化铜纳米梭。通过对样品的XRD（X射线衍射）测试、SEM（扫描电镜）图像表征，证实了样品确实为氧化铜，并且为了获得更好的场发射性能，对实验方法进行了改进，制备出了带刺的氧化铜纳米梭，经过对两者的场发射性能比较发现，带刺的氧化铜纳米梭更进一步地提高了样品的场发射性能。     

MWCNT/ZnO纳米线复合阴极薄膜的场发射特性

实验提出以多壁碳纳米管（MWCNT）/ZnO纳米线复合材料作为场发射阴极薄膜,研究其图形化制备工艺以及其场发射特性。用丝网印刷工艺制备图形化MWCNT/ZnO纳米线复合阴极薄膜,实验获得合适的浆料配比以及适合的烘烤和烧结温度。对MWCNT/ZnO纳米线样品进行SEM分析和场发射特性测试,发现图形化阴极设计提高了场发射电流,并且改善场发射发光均匀度;材料组分的低维化明显降低场发射开启电压;加电老练处理有效改善场发射特性。     

丝网印刷ZnO纳米锥的浆料制备及场发射特性研究

针对现有的丝网印刷碳纳米管薄膜需要各种后处理工艺才能改善其场发射特性的问题,提出了一种不需任何后处理的丝网印刷ZnO纳米锥的浆料配制工艺.该工艺以羧甲基纤维素为制浆剂,以水为溶剂,所制备的ZnO纳米锥薄膜表面上的有机浆料已基本分解,ZnO纳米锥在高温下既不会弯曲也不会团聚,且成本低,工艺简单.场发射特性测试表明,ZnO纳米锥与制浆剂质量比为3∶5的薄膜在电流密度为0.01 A/m^2时,最低开启场强为2.25 V/μm,在4 V/μm场强下,阳极荧光粉的发光点亮度高且分布均匀.该工艺在ZnO纳米锥场发射显示器的制作中有很好的实际应用价值.     

纳米结构氧化锌的制备及其应用研究进展

综述了纳米氧化锌的主要制备方法,阐述了目前国内外制备各类形态纳米氧化锌的研究进展,对当前应用研究中存在的一些问题进行了讨论,进一步展望了未来应用研究的前景.     

影响氧化锌纳米材料场发射性能的因素

采用物理气相沉积的方法通过控制生长参数,在硅衬底上获得不同形貌的氧化锌纳米阵列.在金属场发射系统中测量了它们的场致电子发射性能,发现阴极发射电流不稳定主要是由于氧化锌纳米阵列的不均匀性造成的.采用高压励炼技术可以增强氧化锌场发射的稳定性,使电流波动明显降低.此外,形貌对氧化锌纳米阵列的场发射电流密度和阈值电压有明显影响,而且不同形貌的氧化锌纳米阵列的抗溅射能力也不相同.     

Field emission characteristics of ZnO nanotetrapods and the effect of thermal annealing in hydrogen

Large-scale tetrapod-like ZnO nanostructures have been synthesized using a thermal chemical vapor deposition method on a silicon substrate. The high-purity nanotetrapods show sharp tips geometry with a wurtzite structure. The field emission properties of the uniform ZnO nanostructural material are investigated at different anode-cathode distances. The turn-on field for the ZnO nanotetrapods is found to be about 3.7 V/μm at a current density of 1 μA/cm^2. The field emission behavior obeys Fowler-Nordheim relationship. More importantly, the field emission properties are improved after annearing in hydrogen, and therefore high emission current and low turn-on field are obtained. These results indicate that tetrapod-like ZnO nanostructures are a promising candidate for cold cathode emitters.     

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.     

Zn基ZnO纳米棒阵列的制备和发光特性

N2H4.H2O水热体系中,在Zn基底上制备出了ZnO纳米棒薄膜。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)及发致发光谱(PL)等分析测试手段,研究了ZnO薄膜的形貌结构和发光特性。结果表明,预处理工艺不同,Zn基底表面状态不同,ZnO薄膜形貌也不同。在经预氧化形核的Zn基底上易于制备ZnO纳米棒薄膜。在单一取向的Zn基面上,易于制备ZnO纳米棒阵列。PL测试分析表明,ZnO纳米棒有强的近带边紫外光发射峰和弱的缺陷发射峰。阵列棒本征发射峰强度最高、缺陷峰最弱,反映了该ZnO纳米棒结晶质量高。     

氩对四针状氧化锌场发射性能的影响

氧化锌是一种宽带半导体材料,由于其具有负电子亲和势,高的机械强度和良好的化学稳定性等特性,也被认为是一种很有发展潜力的场发射阴极材料。但是由于阴极材料在纳米量级,纳米材料的一些效应使其对工作的环境气体非常敏感。氩是采用薄膜型吸气剂的电真空器件中常见的残余气体成份。采用充气实验法研究了氩对氧化锌场发射的影响,得出其对氧化锌的场发射电流具有增强作用。由于氩的引入在一定程度上对系统起到了清洗的作用,系统内对氧化锌具有衰减作用的气体减少从而使得氧化锌发射电流在相同外加电压下增加。     

The ultraviolet and blue luminescence properties of ZnO:Zn thin film

The ultraviolet (UV) and blue luminescence of Zn-rich zinc oxide thin film deposited by electron-beam evaporation have been investigated at room temperature (RT). We observed that the UV and blue electroluminescence (EL) emission band centered around 480 nm which is blue shifted in comparison with that of the ZnO thin film prepared by low pressure metal organic chemical vapor deposition (LP MOCVD). The UV emission is much stronger than blue emission in the photoluminescence (PL) spectra. The field-induced ionization of excited luminescent centers of ZnO:Zn thin film at high electric field and the difference between PL and EL are discussed. The experiments show that the ZnO:Zn thin film provides a hopeful new mechanism to obtain UV and blue emission.