SiC納米線的場發(fā)射性質(zhì).pdf

1、本文系統(tǒng)地研究了SiC納米線的制備和場發(fā)射性能，探討了SiC納米線的場發(fā)射機(jī)制，簡單對(duì)比了SiC納米線與碳納米管的場發(fā)射性能。 采用碳納米管模板法成功合成了SiC納米線，其關(guān)鍵步驟包括：用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)技術(shù)生長碳納米管，然后用磁控濺射法在碳納米管表面沉積Si原子，并在1100℃進(jìn)行高溫后退火處理。并能通過調(diào)節(jié)碳納米管的制備參數(shù)控制SiC納米線的形貌。且采用了SEM、Raman光譜、XPS等手段對(duì)合成的Si

2、C納米線進(jìn)行了表征。 制備的SiC納米線具有較好的場發(fā)射性能，開啟電場約為8.0V/μm，閾值電場約為13.0V/μm。由于SiC納米線的定向性很差，據(jù)此指出SiC納米線除了頂端可以發(fā)射電子外，其側(cè)面也能參與場電子的發(fā)射。 對(duì)不同形貌的SiC納米線場發(fā)射性能的研究表明，在SiC納米線定向性不好的情況下，長徑比并不是影響場增強(qiáng)因子的最關(guān)鍵因素。SiC納米線的場發(fā)射Ⅰ-Ⅴ曲線存在兩類不連續(xù)性。一類不連續(xù)性與碳納米管是否完全轉(zhuǎn)

3、變成SiC納米線有關(guān)；另一類是一種場發(fā)射電流的量子化現(xiàn)象，是由電場滲透和量子限制效應(yīng)共同導(dǎo)致的。由此，提出了一個(gè)SiC納米線的場發(fā)射機(jī)制：由于電場的滲透作用，使SiC納米線的表面能帶發(fā)生彎曲，這可使導(dǎo)帶邊處于費(fèi)米能級(jí)以下，從而使大量電子積累在端部或側(cè)邊，由于量子限制效應(yīng)使這部分電子的能量發(fā)生量子化；不同電場強(qiáng)度下，電子在各能級(jí)間的布居情況顯著不同，且不同能級(jí)上的電子透射系數(shù)相差較大，由此導(dǎo)致了發(fā)射電流的量子化現(xiàn)象。 不同陰陽極間

4、距對(duì)SiC納米線場發(fā)射性能有較大影響。陰陽極間距增加有效發(fā)射面積也隨之增加，最后趨于一個(gè)常數(shù)，而且場增強(qiáng)因子與陰陽極間距也有類似的依賴關(guān)系。 場發(fā)射過程中SiC納米線在高電場的作用下出現(xiàn)了負(fù)微分電導(dǎo)現(xiàn)象，并提出了一個(gè)碰撞離化模型進(jìn)行了解釋。場發(fā)射時(shí)，電子在強(qiáng)的電場作用下會(huì)形成過熱電子，在SiC納米線的輸運(yùn)過程中會(huì)碰撞雜質(zhì)中心和晶格并使他們離化，這使SiC納米線的電導(dǎo)率顯著變大。因此在大的場發(fā)射電流情況下降落在真空和SiC納米線上