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图形化的衬底电极改善碳纳米管的场发射特性

吕文辉 , 宋航 , 金亿鑫 , 魏燕燕 , 郭万国 , 曹连振 , 陈雷锋 , 赵海峰 , 李志明 , 蒋红 , 缪国庆

功能材料

用电泳法将碳纳米管分别淀积到图形的和平面的ITO(铟锡氧化物)电极上作为场发射阴极并比较性的研究了它们的场发射特性.实验结果显示,相对于平面的衬底电极,斑条的ITO电极能够有效的改善碳纳米管的场发射特性.通过电场的数值计算,场发射特性的改善起源于斑条的ITO电极自身的表面电场增强引起了碳纳米管表面电场的两级放大.采用图形化衬底电极去制备碳纳米管阴极是改善碳纳米管场发射特性的一个简单、有效途径.

关键词: 碳纳米管 , 场发射 , 图形化的衬底电极 , 两级场放大

碳纳米管场发射阴极的制备及其场发射特性

吕文辉 , 宋航 , 金亿鑫 , 魏燕燕 , 郭万国 , 曹连振 , 陈雷锋 , 赵海峰 , 李志明 , 蒋红 , 缪国庆

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2008.06.008

采用电泳法将碳纳米管组装到电化学淀积的银台阵列上作为场发射阴极并研究了它的场发射特性.场发射特性测试结果表明:该阴极具有优异的场发射特性,开启电场为2.8V/μm,在应用电场为5.5V/μm时,发射电流密度达到1.7mA/cm2.具有优异的发射性能的原因可以归结到银台的边缘和银台类山状的表面增强了碳纳米管的场致电子发射.该阴极制备工艺简单、发射特性优异,且容易实现大面积制备,可以应用到大面积场发射显示器件中.

关键词: 碳纳米管 , 场发射阴极 , 银台阵列 , 电泳淀积 , 电化学淀积

热CVD法制备的碳纳米管线阵列的场发射特性

曹连振 , 蒋红 , 宋航 , 李志明 , 赵海峰 , 吕文辉 , 刘霞 , 郭万国 , 阎大伟 , 孙晓娟 , 缪国庆

液晶与显示 doi:10.3969/j.issn.1007-2780.2009.01.009

采用半导体光刻技术在硅衬底上获得图形化掩膜,然后用热化学气相淀积(T-CVD)的方法制备了图形化的碳纳米管线阵列,用扫描电镜和拉曼光谱仪对碳纳米管进行了表征.研究了图形化碳纳米管线阵列的场发射特性,并与无图形化处理的碳纳米管薄膜样品的场发射特性进行了比较.当发射电流密度达到10 μA/cm2时,无图形化处理的碳纳米管薄膜、10 μm碳纳米管线阵列以及2 μm碳纳米管线阵列样品的开启电场分别为3 V/μm、2.1 V/μm和1.7 V/μm;而当电场强度达3.67 V/μm时,相应的电流密度分别为2.57 mA/cm2、4.65 mA/cm2和7.87 mA/cm2. 实验结果表明,图形化处理后的碳纳米管作为场发射体,其场发射特性得到了明显的改善.对改善的原因进行了分析和讨论.

关键词: 碳纳米管 , 线阵列 , 热化学气相淀积 , 场发射特性

HFCVD法制备SiC材料及室温光致发光

王辉 , 宋航 , 金亿鑫 , 蒋红 , 缪国庆 , 李志明 , 赵海峰

液晶与显示 doi:10.3969/j.issn.1007-2780.2004.06.010

利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)以CH4和SiH4作为反应气体在Si衬底上制备了SiC薄膜.用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外吸收谱(FTIR)等手段对样品进行了结构和组分分析,分析结果表明已经在Si衬底上制备了SiC薄膜.对所制备的SiC薄膜进行了光致发光测试,在室温下观察到了薄膜峰值位于417 nm和436 nm的较强的可见光发射,认为这两个相近的蓝光发射起源可能是光激发载流子从SiC晶粒核心激发,然后转移到SiC晶粒表面发光中心上的辐射复合.

关键词: 光致发光 , 碳化硅 , HFCVD

非致冷In0.53Ga0.47 As/InP红外探测器研究

缪国庆 , 殷景志 , 金亿鑫 , 蒋红 , 张铁民 , 宋航

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2005.06.015

采用LPMOCVD技术生长了InGaAs红外探测器器件结构材料,其晶格失配为2.19×10-4.利用锌扩散制备探测器单元器件,光谱响应范围为0.90~1.70μm,在1.95V偏压下,暗电流为5.75×10-5A,在反向偏压为-5V时,电容为6.96×10-12F.探测器波段探测率为2.08×1011cmHz1/2W-1.

关键词: 金属有机化学气相沉积 , 铟镓砷 , 探测器

扫描透射电镜对GaInAsSb/GaSb异质结截面的研究

张子旸 , 张宝林 , 周天明 , 蒋红 , 金亿鑫 , 李树玮 ,

功能材料

报道了用STEM(扫描透射电子显微镜)对GaIn-AsSb/GaSb异质结的截面不同部分进行分析和研究的初步结果.STEM图像表明,在四元合金GaInAsSb与衬底GaSb的晶格常数不相同时,将会由于晶格的不匹配而产生失配位错和层错,这些缺陷是对应力的一种释放形式,包括60°位错、90°位错和堆垛层错,并且发现只有90°位错才会在外延层表面产生脊.

关键词: GaInAsSb , 位错 , 层错 , STEM

球磨法改善电学接触增强碳纳米管场发射性能

陈雷锋 , 宋航 , 蒋红 , 赵海峰 , 李志明 , 黎大兵

人工晶体学报

本文采用CNT与纳米银颗粒混合球磨的方法,改善了CNT与衬底电极的电学接触性能.并比较了球磨和电泳两种方法分别获得的CNT的场发射特性,结果表明:采用球磨法所获得的CNT场发射阴极的场发射性能远远优于电泳法.在球磨过程中,由于钢球、纳米银颗粒、CNT和衬底之间互相挤压,使CNT和银颗粒及衬底之间形成紧密牢固的接触,减少了界面的接触电阻,从而大大改善了界面的电学接触性能.而电泳沉积的CNT和衬底之间基本上是简单的物理附着力,接触电阻很大,而且由于这种作用力相对较弱,往往会导致发射体本身不稳定.球磨提供了一种改善电学接触的简单有效方法,并且适合于大规模生产CNT场发射冷阴极.

关键词: 碳纳米管 , 场发射 , 球磨 , 电泳 , 接触电阻

In0.82Ga0.18As材料的低温电学性质研究

刘霞 , 曹连振 , 蒋红 , 宋航

低温物理学报

利用低压-金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)设备,采用两步生长及缓冲层热退火处理在InP衬底上制备了高质量的In0.82Ga0.18As外延材料.研究了缓冲层退火前后In0.82 Ga0.18As外延材料的低温电学性质,通过变温霍尔效应测试得到了载流子的浓度和迁移率随温度变化的关系,并利用位错散射、极化光学声子散射等对实验数据进行了拟合.结果表明,实验值与理论值符合较好,在较低温度下(<150 K),位错散射起主要作用,而在较高的温度下(>250 K),极化光学声子散射占主要地位.

关键词: In0.82Ga0.18As , 变温霍尔效应 , 散射机制

MOCVD-InAs/GaSb DBR结构材料的特性研究

蒋红 , 金亿鑫 , 宋航 , 缪国庆

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2005.06.012

本研究采用MOCVD技术在GaSb衬底上制备InAs与GaSb交替生长层构成的分布布喇格反射镜(DBR)材料.由于InAs与GaSb材料晶格匹配良好,且折射率差较大,因此用这两种材料交替生长构成的DBR结构,在较低生长周期时即可获得较高的反射率.将其引入共振腔增强型红外探测器结构,做为共振腔的腔体,将大大改善器件性能,实现红外光的高灵敏度室温探测.根据多膜增反原理,膜层反射率随膜层周期增加而增加,理论计算结果显示InAs/GaSb DBR结构工作波长为2.4μm,周期为22时,膜层反射率即可高于80.11%.我们用扫描电子显微镜,X-ray射线衍射,反射光谱测量等分析手段,对InAs/GaSb DBR结构材料的物理性能进行表征.结果表明,我们已经成功获得高质量的晶格匹配的InAs、GaSb单晶薄膜,以及InAs/GaSb交替生长组成的不同周期的DBR结构材料.反射光谱测量显示,InAs/GaSb DBR反射率随膜层周期数增加而增加,当InAs/GaSb DBR周期数为22时,其反射率约为44.27%.

关键词: MOCVD , 分布布喇格反射镜 , 反射率

具有汇聚特性的场发射电子源的模拟研究

蒋进京 , 宋翠华 , 曹崇龙 , 元光 , 蒋红 , 宋航

液晶与显示 doi:10.3969/j.issn.1007-2780.2008.01.011

提出了一种具有汇聚特性的新型场发射阴极结构,利用有限元方法模拟计算了此种阴极结构在不同参数条件下的电场分布、电子轨迹,考察了不同参数对电子汇聚效果的影响,给出了此种场发射阴极的栅极-阴极间距、栅极宽度、阳极电压、栅极电压等基本参数对汇聚效果的影响.模拟计算结果表明,电子束的汇聚程度随着栅极-阴极间距的增大而增大,随着栅极宽度的增大而减小;电子束的汇聚程度与阳极电压、栅极电压参数密切相关,并存在最优参数.

关键词: 场发射 , 阴极结构 , 发散比率 , 有限元

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