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作为人机交互最直观的器件,显示器件的应用领域已经深入到社会发展的各个层面。随着人们对交互界面要求的提高以及信息社会的发展,显示器件呈现出高画质、平面化、数字化的发展趋势。传统的CRT显示器虽然具有画质良好的优点,但其耗电量及体积方面的劣势使其逐渐被淘汰,取代CRT显示器的LCD、PDP具有耗电少以及体积小的优势,但是这些显示器在画质上却不能够与CRT媲美,因此具有LCD、PDP的耗电少以及体积小的优势且成像效果可以与CRT显示器媲美的FED显示器近年来被广泛关注。在FED显示器的研究中,最重要的就是要找到一种合适的场发射阴极材料,由于ZnO熔点高、机械强度高、恶劣环境耐忍受力强,因此ZnO是FED显示器中理想的阴极材料。本文通过在不同衬底上生长ZnO纳米结构、测试场发射性能,研究了ZnO纳米结构的获得与场发射性能的改良方式。首先,本文采用镀有金薄膜的Si衬底作为衬底,在Si衬底上生长了ZnO纳米结构。实验结果表明,在锌过量的情况下,随着Zn蒸汽分压与O2分压之比的增大,得到的纳米结构的形貌也会随之发生改变;另外,当Zn在反应的后期没有过量时,最后得到的纳米结构的形貌会趋近于线状。场发射的测试结果表明,ZnO纳米结构的场发射性能与其顶端曲率有较大的联系。其次,本文采用MgO作为缓冲层,在Si上生长了ZnO薄膜籽晶层,而后分别在包含以及未包含MgO缓冲层的ZnO籽晶层上生长了ZnO纳米线阵列。与无MgO缓冲层的衬底相比,包含MgO缓冲层的ZnO籽晶层具有更好的单一晶体取向以及更高的晶体质量。同时,生长在包含MgO缓冲层的籽晶层上的ZnO纳米阵列具有更竖直的排列以及更优越的场发射性能。Raman光谱表明两种纳米线阵列均具有较少的氧空位。另外,高温O2退火也会使得样品的场发射性能发生改变:在低电场下样品的场发射性能变差;随着电场增大,未退火样品的发射电流密度无法持续增大,而退火样品的发射电流密度能够随着电场增大而增大。PL光谱表明样品场发射性能的改变可能是由于氧空位的减少导致的载流子浓度的减小引起的。与镀有Au薄膜的Si衬底上生长的纳米结构相比,ZnO籽晶层上生长的ZnO纳米阵列具有更优越的场发射性能。