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氧化锌(ZnO)纳米材料作为一种宽禁带半导体材料,具有场发射材料所需要的许多性质。氧化锌纳米材料已经成为场发射材料的研究热点。虽然有关氧化锌纳米材料的研究已经很多,但是对几根氧化锌纳米线的研究很少。
本研究的重点和目的就是研究氧化锌纳米线端口和侧壁场发射特性。为了达到此目的,本实验采用的样品是生长在钨针尖上的氧化锌纳米线。为了制备适合场发射研究的样品,本研究采用了最简易的生长设备和最常用的制备氧化锌纳米线的方法:直接加热锌粉的方法。
选取适宜进行氧化锌纳米线场发射性能测试的样品:钨针尖上定向ZnO纳米线和钨针尖上非定向ZnO纳米线。并对这两种样品分别测试ZnO纳米线端口场发射性能和ZnO纳米线侧壁场发射性能。获得了令人满意地结果:清晰的氧化锌纳米线端口场发射图像(正六边形的环)。这一结果是比较新颖的,目前还没有类似的文章报道。这一结果同时也说明了氧化锌纳米线正六边形端口(0001)面的场发射来自边和角,电场在端面各处分布不均。对此结果还用ANSYS对氧化锌纳米线端口电场分布进行模拟。结果显示氧化锌纳米线端口正六边形的角和边处的电场比其他地方大得多。这正就证明了氧化锌纳米线正六边形端口(0001)面的场发射来自边和角,电场在端面各处分布不均。
重点分析了一下热处理对端口场发射性能的影响。结果发现热处理具有正反两面的作用:使场发射稳定和使场发射性能下降。
氧化锌纳米线侧壁场发射性能测试结果显示相同电压下侧壁发射性能不如端口发射好。加热处理产生的热量容易使得这些较细的氧化锌纳米线蒸发。