本文關(guān)鍵詞：水熱法制備ZnO納米線陣列及其場(chǎng)發(fā)射特性的研究

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【摘要】：場(chǎng)發(fā)射顯示器件作為一種新興的平板顯示器,發(fā)展極其迅速。它結(jié)合了陰極射線管(CRT)和平板顯示器的諸多優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景。作為寬禁帶氧化物半導(dǎo)體材料,ZnO具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化性、形貌可控性,是一種很好的場(chǎng)發(fā)射顯示器件的陰極材料。因此,本課題采用水熱法制備本征ZnO納米線陣列,且對(duì)其結(jié)構(gòu)、形貌進(jìn)行表征以及研究樣品的場(chǎng)發(fā)射性能,并分析ZnO納米線陣列的生長(zhǎng)機(jī)理和場(chǎng)發(fā)射機(jī)理。在此基礎(chǔ)上,為了進(jìn)一步提高場(chǎng)發(fā)射性能,如降低其開啟電場(chǎng)和提高場(chǎng)發(fā)射增強(qiáng)因子,本論文對(duì)ZnO納米線陣列進(jìn)行了Al、La、Cr摻雜,分析Al、La、Cr摻雜對(duì)樣品場(chǎng)發(fā)射性能的影響。主要結(jié)論如下：(1)采用溶膠-凝膠法和水熱法,通過改變水熱工藝參數(shù),在通過溶膠-凝膠法鍍有ZnO種子層的襯底上制備ZnO納米線陣列。比較不同工藝參數(shù)對(duì)樣品結(jié)構(gòu)和形貌的影響,通過極差分析確定因素主次,并優(yōu)化水熱工藝參數(shù)。結(jié)果表明：在水熱優(yōu)化工藝參數(shù)(Zn2+濃度：0.08mol/L, [OH-]/[Zn2+]:20,反應(yīng)溫度：100℃,反應(yīng)時(shí)間：4h)下,所制備ZnO納米線陣列的開啟電場(chǎng)為3.16V/μm,場(chǎng)增強(qiáng)因子為2889。當(dāng)發(fā)射電流到達(dá)100μA時(shí),經(jīng)過30h衰減了90%。.(2)在優(yōu)化工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上,對(duì)ZnO納米線陣列初步進(jìn)行濃度為4.5%的Al摻雜,將摻雜樣品的場(chǎng)發(fā)射性能與本征樣品相比較,表明A1：4.5%摻雜ZnO納米線陣列具有較好的場(chǎng)發(fā)射性能。在初步探索了A1摻雜ZnO納米線陣列的場(chǎng)發(fā)射性能之后,引入不同濃度A1摻雜和種子層A1：5%摻雜,制備出基于ZnO種子層的不同濃度A1摻雜ZnO納米線陣列和基于Al-ZnO種子層的不同濃度Al摻雜ZnO納米線陣列,并分析場(chǎng)發(fā)射性能。研究表明：這兩類A1摻雜ZnO納米線陣列在Al摻雜濃度為7%時(shí),都具有較低的開啟電場(chǎng)和較高的場(chǎng)增強(qiáng)因子。且基于ZnO種子層的A1摻雜ZnO納米線陣列具有較好的場(chǎng)發(fā)射性能,其開啟電場(chǎng)為1.03V/μm,場(chǎng)增強(qiáng)因子為20658。(3)以A1摻雜ZnO納米線陣列的結(jié)果分析為參考,對(duì)ZnO納米線陣列分別進(jìn)行La和Cr摻雜,而種子層不進(jìn)行摻雜,并研究樣品的場(chǎng)發(fā)射性能。結(jié)果表明,La：5%摻雜和Cr：7%的摻雜均明顯提高了ZnO納米線陣列的場(chǎng)發(fā)射性能,其開啟電場(chǎng)分別為1.83 V/μm和2.35V/μm,場(chǎng)增強(qiáng)因子分別為9208和5600。
【關(guān)鍵詞】：溶膠-凝膠法 水熱法 ZnO納米線陣列 光致發(fā)光 場(chǎng)發(fā)射特性
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ132.41;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 引言10-11
• 1.2 場(chǎng)致發(fā)射的原理11-15
• 1.2.1 金屬場(chǎng)致發(fā)射的機(jī)理12-13
• 1.2.2 半導(dǎo)體材料的場(chǎng)致發(fā)射機(jī)理13-15
• 1.3 ZnO半導(dǎo)體納米材料概述15-18
• 1.3.1 ZnO材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)15-17
• 1.3.2 制備ZnO納米材料的方法17-18
• 1.4 ZnO納米材料場(chǎng)致電子發(fā)射的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展18-20
• 1.5 本課題的主要研究?jī)?nèi)容20-24
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方案及樣品表征手段24-34
• 2.1 ZnO種子層薄膜的實(shí)驗(yàn)方案24-26
• 2.1.1 種子層的實(shí)驗(yàn)方案24
• 2.1.2 溶膠-凝膠所用的化學(xué)試劑和儀器24-25
• 2.1.3 溶膠-凝膠工藝流程和反應(yīng)機(jī)理25-26
• 2.2 ZnO納米線陣列的實(shí)驗(yàn)方案26-28
• 2.2.1 水熱法制備ZnO納米線陣列的實(shí)驗(yàn)法案26
• 2.2.2 水熱所用的化學(xué)試劑和儀器26-27
• 2.2.3 水熱工藝流程和反應(yīng)機(jī)理27-28
• 2.3 樣品的表征28-30
• 2.3.1 ZnO納米線陣列的結(jié)構(gòu)表征28-29
• 2.3.2 ZnO納米線陣列的形貌表征29-30
• 2.3.3 ZnO納米線陣列的成分表征30
• 2.3.4 ZnO納米線陣列的原子鍵合結(jié)構(gòu)表征30
• 2.4 ZnO納米線陣列的光學(xué)性質(zhì)表征30-31
• 2.5 ZnO納米線陣列的場(chǎng)發(fā)射性能表征31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-34
• 第三章 ZnO納米線陣列的制備及場(chǎng)發(fā)射性能34-58
• 3.1 ZnO納米線陣列實(shí)驗(yàn)方案34-36
• 3.1.1 溶膠-凝膠法制備種子層工藝方案34
• 3.1.2 種子層制備工藝流程34-35
• 3.1.3 ZnO納米線陣列正交實(shí)驗(yàn)方案35-36
• 3.1.4 ZnO納米線陣列制備工藝流程36
• 3.2 ZnO納米線陣列的結(jié)構(gòu)分析和形貌表征36-50
• 3.2.1 ZnO材料的XRD表征36-40
• 3.2.2 ZnO材料的SEM表征40-44
• 3.2.3 ZnO納米線陣列的EDS表征44-45
• 3.2.4 ZnO納米線陣列的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析45-50
• 3.3 優(yōu)化工藝參數(shù)的驗(yàn)證50-56
• 3.3.1 ZnO納米線陣列的結(jié)構(gòu)與形貌分析50-53
• 3.3.2 ZnO納米線陣列的生長(zhǎng)機(jī)理53
• 3.3.3 ZnO納米線陣列發(fā)光和場(chǎng)發(fā)射特性研究53-56
• 3.4 本章小結(jié)56-58
• 第四章 Al摻雜ZnO納米線陣列制備及場(chǎng)發(fā)射性能58-80
• 4.1 Al:4.5%摻雜對(duì)ZnO納米線陣列的影響58-64
• 4.1.1 Al:4.5%摻雜ZnO納米線陣列的制備58-59
• 4.1.2 Al:4.5%摻雜ZnO納米線陣列的表征59-61
• 4.1.3 Al:4.5%摻雜ZnO納米線陣列的光學(xué)與場(chǎng)發(fā)射分析61-63
• 4.1.4 本征與Al:4.5%摻雜ZnO納米線陣列的場(chǎng)發(fā)射性能比較63-64
• 4.2 基于ZnO種子層的Al摻雜ZnO納米線陣列的研究64-71
• 4.2.1 基于ZnO種子層的Al摻雜ZnO納米線陣列的制備64-65
• 4.2.2 基于ZnO種子層的Al摻雜ZnO納米線陣列的表征65-68
• 4.2.3 基于ZnO種子層的Al摻雜ZnO納米線陣列光學(xué)性質(zhì)研究68-69
• 4.2.4 基于ZnO種子層的Al摻雜ZnO納米線陣列場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)研究69-71
• 4.3 基于Al-ZnO種子層的Al摻雜ZnO納米線陣列的研究71-78
• 4.3.1 基于Al-ZnO種子層的Al摻雜ZnO納米線陣列的制備71-72
• 4.3.2 基于Al-ZnO種子層的Al摻雜ZnO納米線陣列的表征72-75
• 4.3.3 基于Al-ZnO種子層的Al摻雜ZnO納米線陣列光學(xué)性質(zhì)研究75-76
• 4.3.4 基于Al-ZnO種子層的Al摻雜ZnO納米線陣列場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)研究76-78
• 4.4 兩種不同方式的Al摻雜ZnO納米線陣列的場(chǎng)發(fā)射比較78
• 4.5 本章小結(jié)78-80
• 第五章 其它元素?fù)诫sZnO納米線陣列制備及場(chǎng)發(fā)射性能80-96
• 5.1 La摻雜ZnO納米線陣列的研究80-87
• 5.1.1 La摻雜ZnO納米線陣列的制備80
• 5.1.2 La摻雜ZnO納米線陣列的結(jié)構(gòu)與形貌表征80-85
• 5.1.3 La摻雜ZnO納米線陣列的光學(xué)性質(zhì)研究85-86
• 5.1.4 La摻雜ZnO納米線陣列的場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)研究86-87
• 5.2 Cr摻雜ZnO納米線陣列的研究87-94
• 5.2.1 Cr摻雜ZnO納米線陣列的制備87-88
• 5.2.2 Cr摻雜ZnO納米線陣列的結(jié)構(gòu)與形貌表征88-92
• 5.2.3 Cr摻雜ZnO納米線陣列的光學(xué)性質(zhì)研究92-93
• 5.2.4 Cr摻雜ZnO納米線陣列的場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)研究93-94
• 5.3 本章小結(jié)94-96
• 第六章 總結(jié)與展望96-100
• 6.1 本文的總結(jié)96-97
• 6.2 今后的工作展望97-100
• 參考文獻(xiàn)100-112
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果112-114
• 致謝114

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2 牛宇然;張輝;陳子瑜;黃沛霖;武哲;;鈷鉑納米線陣列的制備與性能研究[J];電子顯微學(xué)報(bào);2006年06期

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5 韓萍;宋國(guó)君;徐思亭;孫桂濱;袁芳;韓云海;;電化學(xué)模板法制備金屬Ni納米線陣列的研究[J];青島大學(xué)學(xué)報(bào)(工程技術(shù)版);2008年02期

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本文編號(hào)：614739