【摘 要】
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ZnO是一种宽带隙半导体材料,激子束缚能大,电子亲和势低、热导率和载流子迁移率高,物理和化学性能稳定,是优良的场发射阴极材料之一。Zn0的形貌丰富,将不同形貌的ZnO进行复合
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ZnO是一种宽带隙半导体材料,激子束缚能大,电子亲和势低、热导率和载流子迁移率高,物理和化学性能稳定,是优良的场发射阴极材料之一。Zn0的形貌丰富,将不同形貌的ZnO进行复合可以改善单一结构ZnO的场发射性能。本文将纳米ZnO进行化学镀,使纳米ZnO表面金属化,并测试其场发射性能,为获得性能更加优异的场发射材料提供理论依据。具体研究内容如下:首先,采用高温氧化的方式制备四针状氧化锌(Tetrapod zinc oxide,T-ZnO)粉体,进行化学镀Ag,制得T-ZnO/Ag阴极。研究镀液中Ag(TEA)2+的浓度、退火温度对T-ZnO/Ag阴极场发射性能的影响。结果表明,Ag(TEA)2+的浓度为0.0045mol/L,退火温度为450℃制得的T-ZnO/Ag阴极,场发射性能更优,最低开启场强达到1.42V/μ m,场增强因子为7503。与传统T-ZnO阴极相比,T-ZnO/Ag阴极的场发射性能得到了改善。其次,采用涂覆工艺将T-ZnO粉体转移到涂覆有银浆的ITO表面,400℃高温退火后制得T-ZnO阴极。将T-ZnO阴极进行快速的化学镀Ni,研究化学镀时间、预处理过程对T-ZnO/Ni阴极场发射性能的影响。结果表明,未经过预处理的T-ZnO/Ni阴极经过120s的化学镀Ni,开启场强达到1.57V/μm,场增强因子为7190;经过预处理的T-ZnO/Ni阴极经过120s的化学镀Ni,开启场强达到1.41V/μm,场增强因子为6202。与传统T-ZnO阴极和未经过预处理的T-ZnO/Ni阴极相比,经过预处理的T-ZnO/Ni阴极的场发射性能均得到了改善。最后,采用水热法生长棒状ZnO和枝干状ZnO,研究生长液浓度、生长时间对棒状ZnO和枝干状ZnO场发射性能的影响。结果表明,棒状ZnO的生长液(Zn(N03)2·6H20:HMT=1:1)的浓度为12.5mmol/L、生长时间为6h时,样片的场发射性能最优,其最低开启场强为3.05V/μm。二次生长的枝干状ZnO的生长液的浓度为12.5 mmol/L、生长时间为3h时,样片的场发射性能最优,其最低开启场强为2.86V/μm。按照上述优化的制备工艺,将棒状ZnO基片和枝干状ZnO基片先经过预处理,再进行120s的化学镀Ni,最后获得棒状ZnO/Ni和枝干状ZnO/Ni阴极样片,它们的开启场强依次为2.89V/μm、2.76V/μm。对棒状ZnO、枝干状ZnO进行化学镀Ni,棒状ZnO、枝干状ZnO表面金属化进一步验证了,纳米ZnO复合结构的金属化的场发射性能得到了改善。
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