相較于常見的金屬氧化物場(chǎng)發(fā)射體材料(如:氧化鋅、氧化鐵以及氧化銅等)多晶硫化銅作為一種窄帶隙(1.1-2.74 eV),電子傳輸特性較好的半導(dǎo)體材料,擁有較低的功函數(shù)。應(yīng)該是一類很有前途的場(chǎng)發(fā)射體候選材料。當(dāng)然,場(chǎng)發(fā)射體的形貌結(jié)構(gòu)對(duì)場(chǎng)致電子發(fā)射亦至關(guān)重要�；谶@兩點(diǎn)想法,本學(xué)位論文依據(jù)場(chǎng)致電子發(fā)射基礎(chǔ)理論,在前人相關(guān)工作的基礎(chǔ)之上,以“陽極氧化法可控制備硫化銅三維納米結(jié)構(gòu)薄膜及其場(chǎng)致電子發(fā)射性能”為題,系統(tǒng)總結(jié)了作者攻讀碩士學(xué)位期間的研究工作。本論文嘗試采用陽極氧化法,設(shè)計(jì)、制備有利于增強(qiáng)場(chǎng)致電子發(fā)射的多晶硫化銅三維納米結(jié)構(gòu)薄膜,并分別研究了陽極氧化時(shí)間與陽極氧化電流對(duì)其形貌結(jié)構(gòu)調(diào)控及場(chǎng)發(fā)射性能的影響。本論文著重述及以下兩個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果:1)探究了不同的陽極氧化時(shí)間,對(duì)硫化銅三維納米片陣列膜形貌結(jié)構(gòu)演化的調(diào)控規(guī)律,成功地一步合成益于場(chǎng)電子發(fā)射的三維納米片陣列膜。選擇最佳的陽極氧化時(shí)間,可使其場(chǎng)致電子發(fā)射特性顯著改善,開啟電場(chǎng)由11.84 V/μm降低至2.84 V/μm。分析認(rèn)為,最佳的氧化時(shí)間制備的納米片擁有較為銳利的邊緣,分布均一,發(fā)射位點(diǎn)分布適宜。其場(chǎng)發(fā)射性能增強(qiáng)的原因?yàn)殡S著陽極氧化時(shí)間的調(diào)節(jié),硫化銅三維納米片形貌發(fā)生顯著變化,使得場(chǎng)發(fā)射的發(fā)射為電密度,局域場(chǎng)隨著氧化時(shí)間的調(diào)整得以優(yōu)化。2)探究了陽極氧化電流,對(duì)硫化銅三維納米結(jié)構(gòu)形貌演化的調(diào)控規(guī)律,成功地一步制備出硫化銅三維納米片/納米帶復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜。選擇最佳的陽極氧化電流,可使硫化銅納米片/納米帶復(fù)合結(jié)構(gòu)的開啟場(chǎng)由9.77 V/μm降低至1.90V/μm。相較于三維納米片結(jié)構(gòu),三維納米片/納米帶復(fù)合結(jié)構(gòu)發(fā)射位點(diǎn)密度更大且受場(chǎng)屏蔽效應(yīng)的影響較小。本文的研究結(jié)果表明,這種新穎的硫化銅三維納米結(jié)構(gòu)薄膜的場(chǎng)致電子發(fā)射開啟電場(chǎng)較低,電流密度較大,熱穩(wěn)定性好,在真空微納米電子器件領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：西北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.2;O462
【部分圖文】：

N型半導(dǎo)體為例其能級(jí)變圖（a）無外加場(chǎng)能級(jí)；（b）加外加場(chǎng)能級(jí)彎曲圖

三維硫化銅納米壁制備流程簡(jiǎn)單示意圖

圖 3-2（a-d）氧化 5, 10, 15, 21 min 得到的硫化銅納米壁薄膜樣品的低倍 SEM 圖，插圖為對(duì)應(yīng)樣品的斷面圖；（c-d）相應(yīng)樣品的高倍 SEM 圖。

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