光輔助AG-ZnO復合納米材料的場發(fā)射特性研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)納米材料具有禁帶寬(3.37eV)，光電性質(zhì)良好，化學穩(wěn)定性高，在高場強下，能帶易彎曲等優(yōu)點，被認為是最有前途的場發(fā)射陰極材料之一。陰極材料是場發(fā)射顯示器(Field Emission Display, FED)電子源的核心，因此氧化鋅納米材料的場發(fā)射性能具有相當重要的研究價值。
　　首先，通過溶膠凝膠-水熱兩步法在少層晶種膜上制備ZnO納米棒陣列。為了研究晶種膜對ZnO納米棒生長的影響，不同層數(shù)晶種膜（2，4，6

2、，8層）被制備，利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射(XRD)、對晶種膜和晶種膜上生長的ZnO納米棒進行表征。結果表明晶種膜層數(shù)為4時，ZnO納米棒取向性最好，密度最大。同時用紫外熒光分光光度計測試了材料的光致發(fā)光(PL)性能，通過分析紫外發(fā)射峰和可見藍光發(fā)射峰的峰位及其峰強比，發(fā)現(xiàn)4層晶種膜上生長的ZnO納米棒具有最多的本征缺陷，其導電性最好，通過場發(fā)射測試研究，4層晶種膜上生長的ZnO納米棒具有最低的開啟電場，13.3V/μm，最大的發(fā)射

3、電流，及最大的有效發(fā)射電流面積，其優(yōu)異的場發(fā)射性能來源于材料具有較大的場增強因子、較好的導電性、較高的密度和良好的垂直取向性。
　　其次，利用水熱法制備了Ag-ZnO復合納米材料，分別添加不同濃度的Ag+，通過XRD，掃描電子顯微鏡(SEM)，透射電子顯微鏡(TEM)對復合材料進行表征，發(fā)現(xiàn)隨著Ag+離子濃的度增加，Ag納米顆粒的含量越來越多。通過PL光譜分析，Ag的加入使得可見光發(fā)射峰的數(shù)量增加和紫外發(fā)射峰數(shù)量減少，導致Ag-Z

4、nO的本征缺陷增加。通過場發(fā)射性能測試，發(fā)現(xiàn)Ag的含量越多，場發(fā)射性能越好。根據(jù)Fowler-Nordheim(F-N)理論對，對電流曲線進行e指數(shù)擬合分析，實驗曲線由不同e指數(shù)曲線組成，每一種的e指數(shù)曲線代表一種電子發(fā)射過程。結果表明Ag-ZnO納米材料的場發(fā)射過程包括有Ag的發(fā)射和ZnO價帶的發(fā)射。
　　光輻照能夠使得一部分缺陷能級上的電子吸收光子能量，發(fā)射出去，從而增強場發(fā)射電流，因此本文討論了藍色可見光和紫外光光輻照對Zn