單根氧化鎢納米尖的激光點(diǎn)焊組裝及其場(chǎng)致電子發(fā)射特性研究.pdf

1、單根準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)(納米線/納米尖)在幾何上具有高徑比大、尖端曲率半徑小的特點(diǎn)，在掃描探針顯微鏡、生物探針以及場(chǎng)發(fā)射點(diǎn)電子源等領(lǐng)域有著重要的潛在應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)上述應(yīng)用，其中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)就是如何實(shí)現(xiàn)單根納米線/尖的操控和組裝。因此，有關(guān)單根納米線／尖的操控和組裝及其光電特性的表征，是目前備受關(guān)注的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在本論文中，我們發(fā)明了一種微納結(jié)構(gòu)組裝方法，實(shí)現(xiàn)了單根氧化鎢納米尖在鎢微針尖上的組裝。我們還對(duì)組裝結(jié)構(gòu)的物性進(jìn)行了表征，同時(shí)研

2、究了單根氧化鎢納米尖應(yīng)用于場(chǎng)發(fā)射點(diǎn)電子源的可行性。論文的主要研究?jī)?nèi)容及成果可概述如下： 1.自主發(fā)明設(shè)計(jì)并搭建了一套單根準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)的微納組裝系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)，我們首次采用激光點(diǎn)焊的方法成功地將單根氧化鎢納米尖組裝在了鎢微針尖上。所組裝的單根納米尖與鎢微針尖之間具有熔融接觸，焊接點(diǎn)牢固。這為單根納米尖的進(jìn)一步應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。 2.對(duì)組裝在鎢微針尖上的單根氧化鎢納米尖的物性進(jìn)行了表征，包括剛性、組裝可靠性、電導(dǎo)特性以及顯

3、微拉曼。結(jié)果表明，激光點(diǎn)焊微納組裝方法實(shí)現(xiàn)了單根納米尖的可靠牢固組裝，同時(shí)，激光點(diǎn)焊組裝的高溫過程會(huì)使氧化鎢納米尖靠近焊接點(diǎn)的部位發(fā)生部分氧化。 3.研究了組裝在鎢微針尖上的單根氧化鎢納米尖的場(chǎng)致電子發(fā)射特性。結(jié)果表明其場(chǎng)發(fā)射開啟電場(chǎng)為0.35 MV/m。在外加電場(chǎng)強(qiáng)度為0.4 MV/m時(shí)發(fā)射電流可達(dá)0.8μA，對(duì)應(yīng)的發(fā)射電流密度約為1.02×10<'8>A／m<'2>，發(fā)射電流穩(wěn)定性達(dá)4﹪。 4.在對(duì)單根氧化鎢納米尖場(chǎng)