六硼化鑭(LaB_6)組合了優(yōu)異場(chǎng)發(fā)射陰極材料所需要的特性,是一種理想的場(chǎng)發(fā)射陰極候選材料,在透射電子顯微鏡、高頻電子設(shè)備、傳感器以及顯示器等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。場(chǎng)發(fā)射納米結(jié)構(gòu)陣列是一種優(yōu)異場(chǎng)發(fā)射陰極結(jié)構(gòu),然而,目前對(duì)于制備LaB_6納米結(jié)構(gòu)陣列存在困難。本文在陽極氧化鋁模板上,通過磁控濺射LaB_6制備納米結(jié)構(gòu)陣列。系統(tǒng)研究了陽極氧化鋁模板形貌對(duì)輔助制備的納米結(jié)構(gòu)陣列形貌和場(chǎng)發(fā)射性能的影響,進(jìn)一步研究離子束處理對(duì)納米結(jié)構(gòu)陣列形貌和場(chǎng)發(fā)射性能的影響。主要研究結(jié)果如下:用陽極氧化法制備了三類特征的陽極氧化鋁模板,截面特征、孔徑特征以及孔深特征的模板。在草酸溶液中,通過調(diào)整陽極氧化的步驟,制備了截面特征為U形和V形的模板;通過優(yōu)化硬質(zhì)陽極氧化,在不同陽極氧化電壓下制備孔徑特征為130 nm和180 nm的模板;通過控制第二次陽極氧化的時(shí)間,制備了三種孔深為240 nm、620 nm和1600 nm的孔深特征模板。AAO模板輔助法可以有效制備高度有序且垂直排列的六硼化鑭納米結(jié)構(gòu)陣列。U形和V形截面特征模板可以輔助制備納米管陣列和納米棒陣列,孔徑為130nm和180 nm的孔徑特征模板可以輔助制備部分開口納米管和閉口納米管陣列,孔深為240 nm、620 nm和1600 nm的孔深特征模板可以輔助制備閉口納米管、閉口納米管和開口納米管。孔深特征模板輔助制備的開口納米管陣列具有很好的場(chǎng)發(fā)射性能,低的開啟場(chǎng)強(qiáng)6.8 V/μm,以及高的場(chǎng)增強(qiáng)因子496。離子束斜角和垂直轟擊均可以有效調(diào)節(jié)LaB_6納米結(jié)構(gòu)陣列的形貌,增強(qiáng)LaB_6納米結(jié)構(gòu)陣列的場(chǎng)發(fā)射性能。隨著轟擊時(shí)間的延長(zhǎng),閉口納米管逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殚_口納米管。當(dāng)斜角轟擊時(shí)間為90 s,垂直轟擊時(shí)間為30 s,閉口納米管均全部轉(zhuǎn)變?yōu)殚_口納米管且頂部存在銳利的邊緣。隨著離子束轟擊時(shí)間的延長(zhǎng),LaB_6納米結(jié)構(gòu)表面B/La原子比例逐漸減少,La原子在表面富集有利于減少表面電子逸出的真空勢(shì)壘,從而降低逸出功。結(jié)合微觀形貌和表面原子比例的變化,當(dāng)斜角轟擊90 s,開啟場(chǎng)強(qiáng)從8.2降低至6.8 V/μm,電強(qiáng)度場(chǎng)為11 V/μm,發(fā)射電流密度增加5.5倍;當(dāng)垂直轟擊30 s,開啟場(chǎng)強(qiáng)從8.2降低至6.9 V/μm,發(fā)射電流密度增加6.2倍。閉口結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_口結(jié)構(gòu)和La原子在表面富集對(duì)提高納米管陣列的場(chǎng)發(fā)射性能發(fā)揮著重要的作用。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383;O614.331
【部分圖文】：

金屬中電子能量分布(左邊)和表面勢(shì)壘分布示意圖(右)

發(fā)射體場(chǎng)增強(qiáng)因子在實(shí)際發(fā)射體的表面，通常是多個(gè)細(xì)絲棒排列在一起，此時(shí)，場(chǎng)增強(qiáng)因子除

六硼化鑭的晶體結(jié)構(gòu)
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

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本文編號(hào)：2850753