激光輻照對(duì)水熱法制備氧化鋅納米線場(chǎng)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(guān)注的場(chǎng)發(fā)射材料，目前主要有低溫液相法和高溫氣相法可實(shí)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(diǎn)。然而，所獲得的納米結(jié)構(gòu)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(duì)其作為冷陰極材料應(yīng)用不利。改善上述特性對(duì)促進(jìn)液相水熱法制備的ZnO納米線在場(chǎng)發(fā)射器件中的應(yīng)用至關(guān)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(zhǎng)為1064nm的脈沖激光

2、對(duì)水熱法制備ZnO納米線進(jìn)行輻照。對(duì)原始生長(zhǎng)和經(jīng)歷激光處理兩類樣品進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，測(cè)試內(nèi)容包括單根納米線電阻、PL譜、XPS能譜、場(chǎng)發(fā)射電流—電壓特性。結(jié)果表明：激光輻照可提高納米線的結(jié)晶度，降低納米線電阻，使納米線與襯底間附著更牢固，進(jìn)而優(yōu)化納米線的場(chǎng)發(fā)射性能。對(duì)經(jīng)歷不同條件激光輻照的納米線的場(chǎng)發(fā)射特性進(jìn)行對(duì)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(chǎng)發(fā)射開(kāi)啟電場(chǎng)為2．064MV/m，

3、在電場(chǎng)為3．065MV/m時(shí)發(fā)射電流密度達(dá)5．292mA/c㎡。認(rèn)為納米線電阻的降低是優(yōu)化場(chǎng)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(guò)程所引起的晶格應(yīng)力消除及晶隙勢(shì)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(yīng)。納米線與襯底界面接觸特性的改善也對(duì)場(chǎng)發(fā)射性能的優(yōu)化有貢獻(xiàn)，附著力的改善主要是由熱退火過(guò)程所產(chǎn)生的襯底與種子層熱熔效應(yīng)引起的。研究結(jié)果對(duì)促進(jìn)水熱法制備ZnO納米冷陰極的實(shí)用化