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以碳纳米管为代表的—维纳米材料因其优异的力、电、磁、热、光等性能,成为纳米科技领域的重要分支。场致电子发射由于其广阔的应用前景而引起了人们极大的关注。碳化钛和氮化钛具有低的功函,高的机械强度,优良的导电性和化学稳定性,其一维纳米结构有望成为良好的新型场发射材料。本论文在碳化钛、氮化钛纳米线合成、表征及场发射性能研究方面开展了较系统的研究工作并取得了一些进展:
1.作者通过氯化物辅助的碳热还原方法,以活性炭为碳源,二氧化钛为氮源,氯化钠为辅助剂,碳包钴纳米粒子等为催化剂,在Ar气气氛中合成了大量尺度均一的碳化钛纳米线;在氨气气氛中合成了大量氮化钛纳米线。用电子显微镜、X-射线衍射、光电子能谱等多种现代分析手段对产物进行了详细的表征,并合理探讨了相关生长机制。
2.与传统的热电子发射相比,场致电子发射具有启动快、室温工作、无预热延迟、电流密度大、渡越时间小等一系列优点,应用前景十分广阔。作者通过丝网印刷工艺,将碳化钛和氮化钛纳米线制成场发射阴极,在高真空场发射测量系统中测量了其场发射性能,研究了发射电流随时间的变化关系。这种新型的一维纳米结构有望为将来的器件应用提供更多的选择。