本文關(guān)鍵詞：SiC柔性場發(fā)射陰極材料制備與精細(xì)調(diào)控及其電子發(fā)射特性，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：場發(fā)射是低維納米材料的固有特性之一,在顯示和真空電子等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,其真正應(yīng)用的關(guān)鍵基礎(chǔ)是如何降低其開啟電場并提高其電子發(fā)射穩(wěn)定性。本論文圍繞新穎高效的Si C柔性場發(fā)射陰極材料的研發(fā),基于局域場增強(qiáng)效應(yīng)和摻雜改性調(diào)控費(fèi)米能級(jí)附近的電子態(tài)密度等原理,系統(tǒng)探索和優(yōu)化了有機(jī)前驅(qū)體熱解工藝,通過控制降溫速率和熱解氣氛兩個(gè)關(guān)鍵工藝參數(shù),實(shí)現(xiàn)了Si C單晶低維納米材料形貌及其摻雜的精細(xì)控制,達(dá)到了對(duì)其場發(fā)射性能的強(qiáng)化,實(shí)現(xiàn)了具有良好柔性、低開啟電場和高電子發(fā)射穩(wěn)定性的Si C場發(fā)射陰極材料的研發(fā)。綜合本論文工作,所取得的成果如下:(1)采用有機(jī)前驅(qū)體熱解工藝,以聚硅氮烷(PSN)為前驅(qū)體,N2/Ar混合氣體為保護(hù)氣氛,其中PSN提供Si C生長所需Si和C源,保護(hù)氣氛中的N2提供N摻雜源,以碳纖維布為襯底,實(shí)現(xiàn)了柔性N摻雜Si C準(zhǔn)納米線陣列場發(fā)射陰極的制備。研究結(jié)果表明,所制備的材料具有很高的柔韌性,當(dāng)陰陽極間距為400~800μm時(shí),其開啟電場為1.90~2.65 V/μm。(2)采用有機(jī)前驅(qū)體熱解工藝,通過控制降溫速率,實(shí)現(xiàn)了柔性N摻雜Si C納米針尖準(zhǔn)陣列結(jié)構(gòu)生長的精細(xì)控制。場發(fā)射研究結(jié)果表明,通過對(duì)柔性Si C納米針尖準(zhǔn)陣列結(jié)構(gòu)生長的控制,能夠顯著降低其開啟電場,從傳統(tǒng)柔性Si C納米線場發(fā)射陰極材料的開啟電場為2.19 V/μm降低至1.15 V/μm。(3)研究了柔性N摻雜Si C納米針場發(fā)射陰極材料的高溫場發(fā)射特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所制備的Si C場發(fā)射陰極材料能夠勝任高溫等苛刻服役條件,其開啟電場隨溫度的升高而降低,歸因于其功函數(shù)隨溫度的升高而降低。(4)采用有機(jī)前驅(qū)體熱解工藝,通過同時(shí)調(diào)控降溫速率和N2/Ar混合氣成分,達(dá)到了摻雜和形貌的協(xié)同控制效果,實(shí)現(xiàn)了Si C針尖狀結(jié)構(gòu)及其N摻雜濃度的協(xié)同控制。場發(fā)射研究結(jié)果表明,在摻雜濃度為4.39~7.58 at.%時(shí),其開啟電場為1.38~1.11 V/μm,表明所制備的Si C場發(fā)射陰極材料具有優(yōu)異的電子發(fā)射性能;所制備的Si C場發(fā)射陰極材料經(jīng)200次反復(fù)彎曲后,其開啟電場基本保持不變,在不同彎曲狀態(tài)下,其電子發(fā)射穩(wěn)定性基本保持不變,表明所制備的柔性Si C場發(fā)射陰極材料具有良好的力學(xué)穩(wěn)定性。(5)采用有機(jī)前驅(qū)體熱解工藝,以純Ar氣為保護(hù)氣氛,實(shí)現(xiàn)了柔性P摻雜單晶Si C納米顆粒場發(fā)射陰極材料的制備。場發(fā)射研究結(jié)果表明,P摻雜能夠顯著降低Si C場發(fā)射陰極材料的開啟電場。其不同彎曲次數(shù)和彎曲狀態(tài)下以及不同溫度下的電子發(fā)射性能測(cè)試結(jié)果表明,P摻雜柔性Si C場發(fā)射陰極材料具有優(yōu)異的力學(xué)穩(wěn)定性和勝任高溫服役條件的工作能力。
【關(guān)鍵詞】：有機(jī)前驅(qū)體 高溫?zé)峤?/strong> SiC納米結(jié)構(gòu) 柔性 場發(fā)射 VLS機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ163.4;TB383.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-9
• Extended Abstract9-27
• 變量注釋表27-28
• 1 緒論28-66
• 1.1 柔性電子器件研究概況28-30
• 1.2 柔性場發(fā)射冷陰極研究進(jìn)展30-46
• 1.3 SiC場發(fā)射陰極研究進(jìn)展46-62
• 1.4 選題背景及課題創(chuàng)新性62-66
• 2 實(shí)驗(yàn)方案、研究內(nèi)容及分析方法66-71
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方案66-68
• 2.2 研究內(nèi)容68-69
• 2.3 表征和性能檢測(cè)69-71
• 3 柔性N摻雜SiC準(zhǔn)納米線陣列的制備及其場發(fā)射特性71-82
• 3.1 前言71-72
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方案72-73
• 3.3 N摻雜SiC納米線的表征73-76
• 3.4 N摻雜SiC納米線場發(fā)射性能測(cè)試及分析76-81
• 3.5 小結(jié)81-82
• 4 柔性N摻雜SiC準(zhǔn)納米線陣列的結(jié)構(gòu)調(diào)控及其場發(fā)射特性82-96
• 4.1 前言82-83
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方案83-84
• 4.3 N摻雜SiC納米針的表征84-88
• 4.4 N摻雜SiC納米針生長機(jī)理88-90
• 4.5 N摻雜SiC納米針場發(fā)射陰極電子發(fā)射特性檢測(cè)與分析90-95
• 4.6 小結(jié)95-96
• 5 柔性N摻雜SiC準(zhǔn)納米線陣列的結(jié)構(gòu)與摻雜協(xié)同調(diào)控及其場發(fā)射特性96-114
• 5.1 前言96-97
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方案97
• 5.3 不同N摻雜濃度SiC納米線/納米針的表征97-103
• 5.4 不同N摻雜濃度及形貌的SiC納米結(jié)構(gòu)生長機(jī)理103-106
• 5.5 不同N摻雜濃度SiC納米針的制備106-107
• 5.6 不同N摻雜濃度SiC納米針場發(fā)射性能研究107-113
• 5.7 小結(jié)113-114
• 6 P摻雜SiC納米顆粒柔性場發(fā)射陰極材料的制備及其電子發(fā)射特性114-130
• 6.1 前言114-115
• 6.2 實(shí)驗(yàn)方案115-116
• 6.3 SiC納米顆粒柔性陰極材料的結(jié)構(gòu)表征116-119
• 6.4 SiC納米顆粒生長機(jī)理119-120
• 6.5 SiC納米顆粒柔性場發(fā)射陰極材料的場發(fā)射性能研究120-129
• 6.6 小結(jié)129-130
• 7 結(jié)論130-132
• 參考文獻(xiàn)132-153
• 作者簡歷153-156
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集156

  本文關(guān)鍵詞：SiC柔性場發(fā)射陰極材料制備與精細(xì)調(diào)控及其電子發(fā)射特性，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：447339

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