激光輻照對水熱法制備氧化鋅納米線場發(fā)射性能優(yōu)化研究.pdf

1、一維ZnO納米材料是除碳納米管外最受關注的場發(fā)射材料，目前主要有低溫液相法和高溫氣相法可實現(xiàn)材料制備。液相法具有可兼容玻璃和塑料基底、適合大面積制備、熱損耗低的優(yōu)點。然而，所獲得的納米結構晶化程度較差、電阻率偏高、與襯底間附著不牢固且接觸電阻較大，這對其作為冷陰極材料應用不利。改善上述特性對促進液相水熱法制備的ZnO納米線在場發(fā)射器件中的應用至關重要。 本文發(fā)展了一種激光輻照處理方法，在N2氣氛中，用波長為1064nm的脈沖激光

2、對水熱法制備ZnO納米線進行輻照。對原始生長和經(jīng)歷激光處理兩類樣品進行對比實驗，測試內容包括單根納米線電阻、PL譜、XPS能譜、場發(fā)射電流—電壓特性。結果表明：激光輻照可提高納米線的結晶度，降低納米線電阻，使納米線與襯底間附著更牢固，進而優(yōu)化納米線的場發(fā)射性能。對經(jīng)歷不同條件激光輻照的納米線的場發(fā)射特性進行對比研究，表明最佳激光輻照條件為：電源輸出電壓200V，激光脈沖寬度2ms。經(jīng)此條件處理，納米線場發(fā)射開啟電場為2．064MV/m，

3、在電場為3．065MV/m時發(fā)射電流密度達5．292mA/c㎡。認為納米線電阻的降低是優(yōu)化場發(fā)射性能的主要因素，納米線體電阻的降低得益于：（i）脈沖激光的快速熱退火過程所引起的晶格應力消除及晶隙勢壘的降低；（ii）氮分子可能代替ZnO納米線中的氧空位形成施主摻雜效應。納米線與襯底界面接觸特性的改善也對場發(fā)射性能的優(yōu)化有貢獻，附著力的改善主要是由熱退火過程所產(chǎn)生的襯底與種子層熱熔效應引起的。研究結果對促進水熱法制備ZnO納米冷陰極的實用化