四针状ZnO的制备及性能研究

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四针状ZnO是一种无机多功能半导体晶体材料,它具有规整的三维空间结构,在高电场的作用之下可以表现出比较明显的能带弯曲特性,且具有很高的机械强度和稳定的化学性质,被称作是最具有前景的场致发射阴极材料之一,因而受到广泛关注。本论文主要围绕四针状ZnO纳米结构的制备以及不同制备参数对其形貌和场致发射特性的影响进行研究。本课题采用化学气相沉积法制备四针状ZnO的纳米结构,并利用扫描电子显微镜观测样品的微观形貌。研究了在不同的反应温度下(600℃-1000℃)和不同的反应时间(30s-120s)对四针状ZnO微观形貌的影响。实验研究结果表明:当反应温度达到900℃左右时能制得均匀的四针状ZnO纳米结构;而在相同的反应温度900℃下,反应时间太长晶体针尖会过长,若时间太短则有很多晶体没有完全反应。通过采用电泳法实现四针状ZnO在阴极基底上的均匀转移,实现了制备二极型场发射器件的制备工艺。重点研究了反应温度和反应时间分别为900℃60s、950℃60s和950℃90s条件下制得的四针状Zn O的场发射性能。实验研究结果表明反应温度为950℃反应时间为60s的条件下制得的四针状ZnO纳米结构开启场强最低(3.2V/μm),场增强因子最高(2275),从而说明其场致发射性能最好。总之,本论文通过多方面比较研究,获得了开启场强较低且场增强因子较高的四针状ZnO场发射阴极材料的制备的优化工艺参数,对新型场发射显示器件的研制以及推动其向产业化方向发展具有一定的理论研究及实际应用价值。
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