四針狀氧化鋅晶須的場發(fā)射特性研究.pdf

1、作為半導(dǎo)體氧化物材料，氧化鋅(ZnO)具有優(yōu)異的電、磁、光、力學(xué)和化學(xué)等宏觀特性，廣泛應(yīng)用于精細陶瓷、紫外線屏蔽、壓電材料、光電材料、高效催化材料、磁性材料等領(lǐng)域。由于ZnO具有負的電子親和勢，高的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性，而且在高場強下，表現(xiàn)出強烈的能帶彎曲，因此，被認為是最有前途的場發(fā)射陰極材料之一。 本論文首先研究了四針狀氧化鋅晶須(T-ZnOw)的場發(fā)射性能，結(jié)果表明，通用的量產(chǎn)T-ZnOw開啟電場和閾值電場可分別達到3.7

2、V/μm和6.9V/μm，場增強因子β為2315。 采用固溶法制備了Al<'3+>摻雜的T-ZnOw樣品，通過分析表征證明Al元素主要是以Al<'3+>形式替換ZnO晶格中Zn<'2+>，形成替位式雜質(zhì)；且Al<'3+>摻雜未改變T-ZnOw的微觀形貌和六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)；隨著Al<'3+>摻雜量的增加，晶格常數(shù)C減小。光致發(fā)光譜顯示，0.5mol％Al<'3+>摻雜T-ZnOw具有較好的結(jié)晶平衡，可減弱深能級缺陷發(fā)光；Al<'3+

3、>摻雜有效地改變了T-ZnOw內(nèi)部的載流子濃度，使拉曼光譜向高頻方向移動。紫外可見光譜顯示，Al<'3+>摻雜使T-ZnOw吸收邊出現(xiàn)“藍移”現(xiàn)象，通過改變Al<'3+>摻雜量，可使T-ZnOw禁帶寬度在3.2eV～3.3eV之間連續(xù)可調(diào)。 利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備了T-ZnOw薄膜，并通過熱處理工藝改善了其場發(fā)射性能，開啟電場和閾值電場可分別達到2.6V/μm和5.2 V/μm，場增強因子β值為4129。場發(fā)射測試表明，Al<'3