發(fā)布時間：2018-06-03 07:36

  本文選題：場發(fā)射 + ZnO晶種膜　； 參考：《中國海洋大學》2015年碩士論文

【摘要】：氧化鋅(ZnO)納米材料具有禁帶寬(3.37eV),光電性質(zhì)良好,化學穩(wěn)定性高,在高場強下,能帶易彎曲等優(yōu)點,被認為是最有前途的場發(fā)射陰極材料之一。陰極材料是場發(fā)射顯示器(Field Emission Display, FED)電子源的核心,因此氧化鋅納米材料的場發(fā)射性能具有相當重要的研究價值。首先,通過溶膠凝膠-水熱兩步法在少層晶種膜上制備ZnO納米棒陣列。為了研究晶種膜對ZnO納米棒生長的影響,不同層數(shù)晶種膜(2,4,6,8層)被制備,利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射(XRD)、對晶種膜和晶種膜上生長的ZnO納米棒進行表征。結(jié)果表明晶種膜層數(shù)為4時,ZnO納米棒取向性最好,密度最大。同時用紫外熒光分光光度計測試了材料的光致發(fā)光(PL)性能,通過分析紫外發(fā)射峰和可見藍光發(fā)射峰的峰位及其峰強比,發(fā)現(xiàn)4層晶種膜上生長的ZnO納米棒具有最多的本征缺陷,其導電性最好,通過場發(fā)射測試研究,4層晶種膜上生長的ZnO納米棒具有最低的開啟電場,13.3V/μm,最大的發(fā)射電流,及最大的有效發(fā)射電流面積,其優(yōu)異的場發(fā)射性能來源于材料具有較大的場增強因子、較好的導電性、較高的密度和良好的垂直取向性。其次,利用水熱法制備了Ag-ZnO復合納米材料,分別添加不同濃度的Ag+,通過XRD,掃描電子顯微鏡(SEM),透射電子顯微鏡(TEM)對復合材料進行表征,發(fā)現(xiàn)隨著Ag+離子濃的度增加,Ag納米顆粒的含量越來越多。通過PL光譜分析,Ag的加入使得可見光發(fā)射峰的數(shù)量增加和紫外發(fā)射峰數(shù)量減少,導致Ag-ZnO的本征缺陷增加。通過場發(fā)射性能測試,發(fā)現(xiàn)Ag的含量越多,場發(fā)射性能越好。根據(jù)Fowler-Nordheim (F-N)理論對,對電流曲線進行e指數(shù)擬合分析,實驗曲線由不同e指數(shù)曲線組成,每一種的e指數(shù)曲線代表一種電子發(fā)射過程。結(jié)果表明Ag-ZnO納米材料的場發(fā)射過程包括有Ag的發(fā)射和ZnO價帶的發(fā)射。光輻照能夠使得一部分缺陷能級上的電子吸收光子能量,發(fā)射出去,從而增強場發(fā)射電流,因此本文討論了藍色可見光和紫外光光輻照對ZnO納米棒和Ag-ZnO復合納米材料的場發(fā)射性能的影響,不同強度藍色可見光和紫外光輻照均明顯增強場發(fā)射電流。而且光照強度越強,場發(fā)射電流增強效果越明顯。同樣用e指數(shù)擬合分析,場發(fā)射過程分別為Ag的電子發(fā)射,價帶電子發(fā)射,導帶電子發(fā)射。其中導帶電子發(fā)射有一部分來自吸收光子后的躍遷發(fā)射。不同波長的光輻照時,發(fā)射機理不同,鑒于ZnO獨特的晶體結(jié)構(gòu)特性,由于紫外光的光子能量比藍光大,并與ZnO禁帶寬度相似,更加利于增強場發(fā)射性能。
[Abstract]:Zinc oxide (ZnO) nanomaterials are considered as one of the most promising field emission cathodes due to their good optical and electrical properties and high chemical stability. Cathode material is the core of Field Emission Display, FED) electron source in field emission display, so the field emission property of ZnO nanomaterials is very important. Firstly, ZnO nanorod arrays were prepared by sol-gel hydrothermal two-step method. In order to study the effect of seed film on the growth of ZnO nanorods, ZnO nanorods grown on seed film and seed film were characterized by scanning electron microscopy (SEM). The results show that the orientation and density of ZnO nanorods are the best when the number of layers is 4. At the same time, the photoluminescence (PL) properties of the materials were tested by UV fluorescence spectrophotometer. By analyzing the peak position and peak intensity ratio of the UV emission peak and the visible blue emission peak, it was found that the ZnO nanorods grown on the four layers of crystal seed film had the most intrinsic defects. The ZnO nanorods grown on the four-layer seed film have the lowest open electric field of 13.3 V / 渭 m, the maximum emission current and the maximum effective emission current area. Its excellent field emission properties are due to its large field enhancement factor, good conductivity, high density and good vertical orientation. Secondly, Ag-ZnO composite nanomaterials were prepared by hydrothermal method. The composite materials were characterized by XRD, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscope (TEM). It is found that the content of Ag nanoparticles increases with the increase of Ag ion concentration. The number of visible emission peaks and the number of ultraviolet emission peaks are increased by the addition of Ag by PL spectroscopy, which leads to the increase of intrinsic defects of Ag-ZnO. It is found that the higher the Ag content, the better the field emission performance. According to the Fowler-Nordheim F-N) theory, the current curve is fitted with e exponent. The experimental curve is composed of different e exponent curves. Each e exponential curve represents an electron emission process. The results show that the field emission process of Ag-ZnO nanomaterials includes the emission of Ag and the emission of ZnO valence band. Light irradiation can cause electrons at some defect levels to absorb photon energy and emit it, thus increasing the field emission current. Therefore, the effect of blue visible and ultraviolet light irradiation on the field emission properties of ZnO nanorods and Ag-ZnO composite nanomaterials is discussed. And the stronger the illumination intensity, the more obvious the enhancement effect of field emission current. The field emission processes are Ag electron emission valence band electron emission and conduction band electron emission respectively. Some of the electron emission in the conduction band comes from the transition emission after the absorption of photons. Due to the unique crystal structure of ZnO, the photonic energy of ultraviolet light is larger than that of blue light, and the band gap of ZnO is similar to that of ZnO, so it is more favorable to enhance the field emission performance.
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1

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本文編號：1972003