TiO2納米管陣列的場發(fā)射特性研究.pdf

1、理想的場發(fā)射冷陰極材料要求開啟電場低、發(fā)射電流密度大、性能穩(wěn)定。目前常用的冷陰極材料有金屬材料、半導(dǎo)體材料、碳化物材料、氧化物材料等，研究表明大部分材料或者功函數(shù)大需要很高的驅(qū)動電壓、或者化學(xué)活性高致使發(fā)射體劣化、或者發(fā)射電流密度小不滿足調(diào)制要求等缺陷。針對上述問題，對場發(fā)射材料的研發(fā)主要采取繼續(xù)研制新的材料和對現(xiàn)有材料從組分、幾何結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行修飾改性兩種技術(shù)途徑。二氧化鈦納米管陣列有較低的功函數(shù)；長徑比大和末端曲率半徑小的幾何特征，可

2、大幅度提高局域場增強(qiáng)因子；比表面積大，易于異質(zhì)材料修飾形成復(fù)合材料；而且制備工藝簡便，適宜于作場發(fā)射體。然而該納米陣列體系在場發(fā)射應(yīng)用方面的研究較少，因此，本論文以“TiO2納米管陣列的場發(fā)射特性研究”為題，研究了TiO2/Ti納米管陣列的制備工藝及其場發(fā)射特性。主要述及以下幾方面的研究工作：
　　 1. 改進(jìn)了陽極氧化系列反應(yīng)裝置（可制備氧化鋁（AAO）、二氧化鈦納米管（多孔）陣列、電化學(xué)沉積等）。搭建了低氣壓化學(xué)氣相沉積（L

3、CVD）系統(tǒng)（最高溫度～1000℃，極限真空10Pa，氣體流量可控）和高真空場致電子發(fā)射測試系統(tǒng)（極限真空10-6Pa）。
　　 2.在HF水溶液中對Ti箔進(jìn)行陽極氧化，得到高度有序、分布均勻、垂直取向的TiO2納米管陣列結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)陽極氧化電壓、退火等工藝條件實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)參數(shù)和晶化程度的有效控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)參數(shù)對其場發(fā)射特性的調(diào)制。結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)，氧化電壓的增加有助于場發(fā)射性能的提高。
　　 3. 對TiO