SiC低維納米材料表面修飾及其場發(fā)射性能研究
發(fā)布時間：2017-07-16 09:31
本文關(guān)鍵詞：SiC低維納米材料表面修飾及其場發(fā)射性能研究
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【摘要】：本文以具有優(yōu)異場發(fā)射性能的SiC陰極材料研發(fā)為目標(biāo),依據(jù)局域場增強(qiáng)效應(yīng)、增加發(fā)射點密度和降低功函數(shù)等原理,分別采用離子濺射法和氣相沉積技術(shù),實現(xiàn)SiC低維納米材料的金屬納米顆粒表面修飾。論文工作系統(tǒng)評價了金屬納米顆粒修飾前后SiC低維納米結(jié)構(gòu)的場發(fā)射特性,研究了金屬納米顆粒修飾對SiC場發(fā)射陰極開啟電場、閾值電場以及電子發(fā)射穩(wěn)定性的影響及其機(jī)理,實現(xiàn)了具有優(yōu)良場發(fā)射性能的SiC陰極材料研發(fā)。綜合本論文工作,獲得以下研究成果:1.采用催化劑輔助有機(jī)前驅(qū)體熱解法,以聚硅氮烷(Polysilazane:PSN)為原料,以N2/Ar混合氣體為保護(hù)氣氛,以碳纖維布為襯底,實現(xiàn)了具有N元素?fù)诫s的SiC納米線制備。研究結(jié)果表明,所制備的單晶SiC納米線沿[111]方向生長,遵循氣-液-固(VLS)生長機(jī)理。2.采用離子濺射技術(shù),實現(xiàn)了SiC納米線的Au納米顆粒表面修飾,并通過控制濺射時間,達(dá)到Au納米顆粒修飾密度的調(diào)控。研究結(jié)果表明,經(jīng)Au納米顆粒表面修飾的SiC納米線,其開啟電場得到了大幅度降低。濺射時間為15 s時,與未修飾的SiC納米線相比,金納米顆粒修飾的SiC納米線的開啟電場從2.1降至1.14V/μm,閾值電場從2.75降低到1.75 V/μm,場增強(qiáng)因子從1150提高到至6624。其場發(fā)射性能的提高,主要歸因于金納米顆粒能夠有效強(qiáng)化SiC場發(fā)射陰極材料的局域場增強(qiáng)效應(yīng),增加其電子發(fā)射點密度,并降低其功函數(shù)。3.采用氣相沉積技術(shù),實現(xiàn)了SiC納米線的Mg納米顆粒表面修飾。研究結(jié)果表明,經(jīng)Mg納米顆粒修飾的SiC納米線場發(fā)射陰極材料,與未經(jīng)修飾的SiC納米線相比,其電子發(fā)射穩(wěn)定性得到了大幅度改善,電流發(fā)射的波動從14%降低至4%,主要歸因于電子發(fā)射點密度增加和靜電屏蔽效應(yīng)的協(xié)同作用。
【關(guān)鍵詞】：有機(jī)前驅(qū)體 高溫?zé)峤?/strong> SiC納米線 表面修飾 場發(fā)射性能
【學(xué)位授予單位】：景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.2;TB383.1
【目錄】：
- 摘要3-4
- Abstract4-8
- 1 緒論8-31
- 1.1 場發(fā)射基本理論簡介及應(yīng)用8-14
- 1.1.1 場發(fā)射理論8-9
- 1.1.2 場發(fā)射影響因素9-10
- 1.1.3 場發(fā)射性能測試及表征10-11
- 1.1.4 場發(fā)射理論的應(yīng)用11-14
- 1.2 場發(fā)射陰極材料的研究進(jìn)展14-24
- 1.2.1 場發(fā)射陰極材料的研究概況14
- 1.2.2 場發(fā)射陰極材料的基本特性14-15
- 1.2.3 表面修飾低維納米場發(fā)射陰極材料的研究進(jìn)展15-24
- 1.2.3.1 非金屬修飾低維納米場發(fā)射陰極材料研究進(jìn)展15-19
- 1.2.3.2 金屬修飾低維納米場發(fā)射陰極材料研究進(jìn)展19-24
- 1.3 SiC場發(fā)射陰極材料研究進(jìn)展24-29
- 1.3.1 SiC納米材料基本特性簡介24-25
- 1.3.2 SiC低維納米場發(fā)射陰極材料研究進(jìn)展25-29
- 1.4 選題背景及其課題創(chuàng)新性29-31
- 1.4.1 選題背景及意義29-30
- 1.4.2 本課題的特色與創(chuàng)新之處30-31
- 2 實驗方法、研究內(nèi)容及分析方法31-36
- 2.1 實驗方案31-35
- 2.1.1 實驗原料31-32
- 2.1.2 實驗設(shè)備32-34
- 2.1.3 主要工藝34-35
- 2.1.3.1 SiC納米線的合成工藝34
- 2.1.3.2 金納米顆粒修飾SiC納米線的制備工藝34
- 2.1.3.2 鎂納米顆粒修飾SiC納米線的主要工藝34-35
- 2.2 研究內(nèi)容35-36
- 2.2.1 SiC納米線的制備及其場發(fā)射特性35
- 2.2.2 金納米顆粒修飾SiC納米線及其場發(fā)射特性35
- 2.2.3 鎂納米顆粒修飾SiC納米線及其場發(fā)射特性35-36
- 3 金納米顆粒修飾SiC納米線的制備及其場發(fā)射性能特性36-48
- 3.1 前言36-37
- 3.2 實驗內(nèi)容37-38
- 3.2.1 材料制備工藝37
- 3.2.2 材料表征分析及場發(fā)射特性37-38
- 3.3 金納米顆粒修飾SiC納米線的結(jié)構(gòu)表征分析38-43
- 3.3.1 SEM表征與分析38-40
- 3.3.2 成分及晶相表征與分析40-41
- 3.3.3 TEM表征與分析41-43
- 3.4 金納米顆粒修飾SiC納米線的場發(fā)射特性43-46
- 3.4.1 場發(fā)射特性測試與分析43-46
- 3.4.2 金納米顆粒密度對SiC納米線場發(fā)射穩(wěn)定性的影響46
- 3.5 小結(jié)46-48
- 4 鎂納米顆粒修飾SiC納米線的制備及其場發(fā)射特性48-56
- 4.1 前言48-49
- 4.2 實驗內(nèi)容49-50
- 4.2.1 材料制備工藝49
- 4.2.2 材料結(jié)構(gòu)表征分析及其場發(fā)射特性49-50
- 4.3 鎂納米顆粒修飾SiC納米線結(jié)構(gòu)表征分析50-52
- 4.3.1 SEM表征與分析50-51
- 4.3.2 成分及晶相表征與分析51-52
- 4.4 鎂納米顆粒修飾SiC納米線的場發(fā)射特性52-54
- 4.4.1 場發(fā)射性能測試52-53
- 4.4.2 鎂納米顆粒對SiC納米線場發(fā)射穩(wěn)定性的影響53-54
- 4.5 小結(jié)54-56
- 5 結(jié)論56-57
- 致謝57-58
- 參考文獻(xiàn)58-67
- 附錄67
【相似文獻(xiàn)】
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1 閆鵬勛;李曉春;徐建偉;李鑫;李春;劉洋;;非晶金剛石納米棒陣列制備及其場發(fā)射性能[J];中國科學(xué)E輯:工程科學(xué) 材料科學(xué);2005年11期
2 劉雄飛;李伯勛;徐根;;摻雜對氟化非晶碳膜場發(fā)射性能的影響[J];半導(dǎo)體技術(shù);2009年03期
3 秦玉香;胡明;;鈦碳化物改性碳納米管的場發(fā)射性能[J];物理學(xué)報;2008年06期
4 劉釗;閆國慶;賴嘉霖;李成W，
本文編號：548068
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