一、纳米石墨晶薄膜的场发射特性(论文文献综述)
赵佩佩[1](2019)在《石墨相氮化碳纳米材料的制备及其场发射性能研究》文中提出场致电子发射又称为冷阴极电子发射,它没有时间延迟、可瞬时启动、功耗低、不需要加热、可室温工作,大幅简化了阴极的结构。在显示领域既继承了CRT广阔的视角、高亮度、高分辨率等优点,又克服了CRT体积庞大、高功耗的缺点;在真空电子器件领域,具有瞬时启动、电流密度大、高频率的特点,同时可以缩小体积、减少响应时间、成本低廉,是十分理想的新型电子器件。本文采用热缩聚法,以尿素为前驱体在碳纤维和石墨衬底上生长g-C3N4。采用正交实验方案制备样品,对样品进行结构、形貌的表征与场发射性能测试,并通过极差分析法对测试结果进行分析,分析影响因素的主次顺序,进而确定优化的工艺参数。(1)采用干法粉体包覆生长工艺,在干燥的尿素粉体环境中通过热缩聚过程在衬底碳纤维和石墨片上生长g-C3N4。采用三因素四水平的正交实验方案进行样品的制备,然后对制备所得的样品进行结构、形貌的表征和场发射性能测试,并通过极差分析法对测试结果进行分析。分析结果表明:温度越高样品结晶性越好、被剥离颗粒尺寸越小,且分布更均匀密集,更有利于场发射性能。而在场发射测试结果的极差分析中,同样表明了温度是影响场发射开启电场和电流密度的最主要因素,且优化的工艺参数为:温度600℃,升温速率1℃/min,保温时间240min。在优化工艺条件下,以碳纤维为衬底的样品其场发射开启电场为0.56V/μm,在2.0V/μm时的电流密度为539μA/cm2;以石墨片为衬底的样品其场发射开启电场为5.35V/μm,在11V/μm时的电流密度为218μA/cm2。(2)采用湿法尿素水溶液生长工艺,在尿素的水溶液中通过热缩聚过程在衬底碳纤维和石墨片上生长g-C3N4。采用四因素四水平的正交实验方案进行样品的制备,然后对制备所得的样品进行结构、形貌的表征和场发射性能测试,并通过极差分析法对测试结果进行分析。分析结果表明:温度越高时,样品的结晶性更好,且被剥离为尺寸更小的不规则薄片,更有利于场发射性能。而在场发射测试结果的极差分析中,同样表明了温度对场发射开启电场和电流密度的影响最大,且优化的工艺参数为:温度550℃,升温速率5℃/min,保温时间120min。在优化工艺条件下,以碳纤维为衬底的样品其场发射开启电场为0.49V/μm,电场达2.0V/μm时电流密度为558μA/cm2;以石墨片为衬底的样品其场发射开启电场为5.25V/μm,而电场为11V/μm时电流密度为273μA/cm2。(3)通过优化的湿法工艺在碳纤维上生长g-C3N4后,采用溶胶-凝胶法制备ZnO/g-C3N4/碳纤维复合材料。探究Zn2+浓度和涂胶次数对ZnO/g-C3N4/碳纤维复合材料结构和形貌的影响。分析结果表明:溶胶中Zn2+浓度越大,越容易在表面形成团聚的ZnO白色颗粒;涂胶次数越多,复合材料中含有的ZnO就越多;从场发射特性分析中发现,ZnO/g-C3N4/碳纤维复合材料相比于g-C3N4/碳纤维材料其场发射特性更好一些。
郭亚杰[2](2019)在《石墨烯材料在场发射电子源中的应用研究》文中提出石墨烯是一种sp2轨道杂化组成的六方晶格的单原子层厚度的二维材料。它拥有优异的导电性、导热性、高比表面积、高化学稳定性等性质。这些性质使得石墨烯在新能源电池、储氢材料等领域拥有广泛地应用前景,因而被大量地研究。同时,石墨烯还具有高长径比、高电子迁移率、高透光率等性质,这使得石墨烯成为良好的场发射阴极和栅极材料。通常,石墨烯都是在平面衬底上制备或转移到平面衬底上的。这样获得的石墨烯在同一片层上,保证了石墨烯的结构完整,然而平面石墨烯单层面积较大,导致局部电场及电流密度都受到影响,降低了石墨烯的场发射性能,成为石墨烯在场发射阴极应用存在的问题。同时,平面石墨烯转移过程也较为脆弱,作为栅网较容易损坏,而且石墨烯本身具有场发射性能,这些又为石墨烯作为场发射栅极的应用带来了挑战。本论文针对石墨烯作为场发射阴极和栅极存在的问题,提出了在镍海绵基底上制备石墨烯的方法,获得三维结构的石墨烯,解决了石墨烯在作为场发射阴极时遇到的局部电场较低和电流密度较小的问题,并对结果进行了优化,获得了较好的场发射性能。同时也解决了石墨烯作为场发射栅极时比较容易损毁,不容易安装和自身场发射带来的栅极漏电流增大的问题,并获得了较好的电子透过率和稳定性。本文主要的工作内容有:(1)采用CVD法在镍海绵基底上制备石墨烯获得三维结构石墨烯海绵,同时通过XRD、Raman Spectra和SEM等表征方式研究了不同反应时间和腐蚀时间情况下,制备的石墨烯海绵的结构和形貌特征。研究发现反应时间与石墨烯的层数呈正相关,并发现石墨烯生长较为均匀,同一片材料不同位置的石墨烯层数没有明显区别。另外,研究也发现随着腐蚀时间的增加,可以观察到片状褶皱型的石墨烯。(2)采用二级结构测试了石墨烯海绵的场发射性能,主要研究了不同腐蚀时间正反面和基底孔径大小对石墨烯海绵场发射性能的影响,并对石墨烯海绵的场发射性能进行了优化与改进,同时对于场发射稳定性进行了实验。实验结果获得了低于1V/μm的开启场强和接近30000的超高场增强因子。同时发现背面的场发射性能明显不如正面的结果。基底孔径的研究结果表明基底孔径适中时,石墨烯海绵场发射性能最好。之后通过修饰金纳米颗粒的方式改进了石墨烯海绵的场发射特性,研究结果发现修饰金纳米颗粒可以极大提高石墨烯海绵的场发射性能,最大电流密度提升3倍,场增强因子超过100000。最后,场发射稳定性实验表明石墨烯海绵的稳定性波动较为明显,但是大致维持在10%左右,整体波动水平尚可。(3)采用三级结构测试了石墨烯海绵的栅极调制特性,通过仿真研究了栅极电压和阴栅间距与电子束调制的关系并分析了原因。之后研究了栅极电压与电子透过率之间的关系,研究发现栅极电压越高,栅极电子透过率越低,并且在电子透过率接近49%时达到平衡。最后研究了栅极电流的稳定性,阳极电压与阳极电流之间电流变化表明石墨烯海绵栅极的电流稳定性较好。
唐召军[3](2018)在《石墨烯/硅纳米孔柱阵列的制备与光电特性》文中进行了进一步梳理石墨烯是由sp2杂化单层碳原子组成的二维蜂窝状结构,具有大的比表面积、高的透光率、电子迁移率、激子束缚能和热稳定性,这使得石墨烯(graphene)在透明电极、场效应晶体管、光伏器件、气敏传感器等方面有巨大的应用潜力。但本征石墨烯具有零带隙特性,不产生荧光,这极大的限制了它在光电器件中的应用,打开石墨烯的带隙是其在半导体光电子器件领域应用的前提。石墨烯的光学性质由其对称性决定,可以通过引入无序结构来改变,途径之一就是通过调控sp2区域的尺寸来调控发光的波长。超大规模集成电路都是以Si材料作为基础,而且下一代信息技术的一个重要发展方向就是硅基光子学,但作为间接带隙半导体,Si发光效率较低,需要将光子器件或电子器件集成在Si芯片上,实现光电集成,缩短光电互联的长度,提高信息处理速度。构筑graphene/Si器件,不仅可以实现硅掺杂石墨烯提高石墨烯的激子结合能,增强石墨烯室温激子发光,还可以直接将器件集成到Si芯片上。但石墨烯与Si集成时存在晶格失配和热失配,采用纳米技术可以很好解决这个问题。本论文在Si纳米孔柱阵列(Si nanoporous pillar array,Si-NPA)上用化学气相沉积法(chemical vapor deposition,CVD)成功原位制备了石墨烯,实现了与Si-NPA的异质接触,得到一种新型的graphene/Si-NPA纳米异质结构,该结构在室温下展现出较强的激子发光特性、稳定良好的场发射性能、和较弱的光电导性能。本论文主要进行了以下研究工作:(1)采用两种不同的方法制备graphene/Si-NPA异质结:1、以Ni为催化剂,CVD法在Si-NPA上直接沉积生成石墨烯;2、采用氧化还原法制备石墨烯,然后旋涂在Si-NPA上形成异质结。先采用化学水浴法制备Ni催化剂,研究了不同前驱体、生长时间、溶液PH值对催化剂覆盖度、颗粒均匀度的影响,确定了Ni(CH3COO)2·4H2O为前驱体、生长时间15 min、PH值为8是得到Ni纳米晶催化剂的最佳制备条件。然后采用CVD方法在Ni/Si-NPA上生长石墨烯,通过控制碳沉积时间来调节石墨烯的层数,在此选用5 min、10 min沉积时间,制备出厚度分别为3和8个碳原子层的石墨烯。此外,我们通过氧化还原法成功制备了分散均匀,尺寸为57 nm的石墨烯,并将其旋涂在Si-NPA上,形成graphene/Si-NPA纳米异质结构。(2)Graphene/Si-NPA纳米异质结的结构、组成、及室温激子发射特性。利用XRD、FESEM、TEM、HRTEM、Raman等表征了CVD法制备的graphene/Si-NPA的形貌、结构及组成,确定制备的石墨烯尺寸为17 nm,具有良好的结晶度和分散性。光吸收谱表明石墨烯具有3.3 eV的吸收带边。在光激发下,石墨烯在紫外和可见光区域(2.06-3.6 eV)出现一系列连续分立的激子发射峰。此外,声子谱伴随激子峰也在室温下长期稳定存在。石墨烯的低温光致发光谱表明激子发光来源于自由激子、束缚激子的复合发光和缺陷态发光。通过分析石墨烯的载流子传输特性,基于能带理论构建了石墨烯的激子发光物理模型。我们认为石墨烯发光的机理除了激子能带间的跃迁外,Si原子的掺杂、催化剂Ni纳米晶的等离子增强等因素,对石墨烯的室温激子发光都起到了重要的作用,该研究结果对增强石墨烯的室温激子发光具有重要的参考价值。为了更好地揭示这一现象,我们测试了graphene/Si-NPA复合体系的量子产率为3.09%,平均荧光寿命为1.08 ns。通过对387 nm、473 nm处发光峰的寿命测试,确定了387 nm的发光是由自由激子到σ能带跃迁造成的,而473 nm处的发光是由两种机理构成:束缚激子复合和石墨烯的边沿缺陷态发光。为了对比,测试了旋涂法制备的graphene/Si-NPA异质结的激发光谱和光致发光谱。结果表明,该方法中Si原子与石墨烯接触不够紧密,相互之间没有电子和能量交换,在紫外光激发下复合体系没有出现石墨烯的激子发光,异质结的光谱只是两种材料发光的简单叠加。另外实验观察到Si-NPA的发光强度变强,可能是石墨烯作为Si-NPA的光学窗口,在反射折射的过程中增加了Si-NPA的光吸收。(3)Graphene/Si-NPA和石墨纳米结构(nano-graphite)/Si-NPA的可见光探测特性。激子运动过程传播动量和能量,但不传播电荷,运动过程中不产生光电导。根据此理论,graphene/SiNPA体系激子发光较强,不会产生光电导现象或光电导较弱。为了验证此理论,我们采用Ag丝做电极,采用同面电极法分别制成1.0×1.0 cm的Si-NPA、Ni/Si-NPA及graphene/SiNPA光电导探测器。结果表明,Ag电极与Si-NPA、Ni/Si-NPA、graphene/Si-NPA都形成了欧姆接触。与基底Si-NPA和Ni/Si-NPA相比,graphene/Si-NPA具有较低的面电阻率和较高的光电导响应度,但光生电流较弱在毫安甚至微安数量级。在后续实验中我们将通过增加碳的沉积时间得到较厚的石墨层,降低石墨烯的激子结合能,进而降低激子光吸收,增强光电流。将碳膜生长时间延长为15 min后,在Si-NPA上生成一层石墨纳米结构(graphite nanostructure,nano-graphite),它主要由石墨纳米颗粒和纳米线组成,而纳米颗粒和纳米线又是由更小的石墨晶体聚集而成。光学和电学测量表明nano-graphite/Si-NPA与graphene/Si-NPA相比,具有更强的宽光谱吸收(11.79-15.9%)、更高的电流开关比(75)和光电响应度(0.16 AW-1),并且具有超低的工作电压。研究结果表明nano-graphite/Si-NPA较高的电流开关比和响应度主要由厚且致密的石墨纳米膜的强光吸收、低的激子吸收发射和低的方块电阻等因素形成的。(4)Graphene/Si-NPA的场发射特性所制备Graphene/Si-NPA复合体系因存在多界面而形成了高的载流子的浓度(5.45×1024 cm-3)和低的面电阻率2.5?10-8Ωcm,提供大量小尺寸的石墨烯(平均尺寸11.1 nm),具有大量能发射电子的边缘点,而且基底微米量级的硅柱阵列不仅能增加石墨烯的生长面积,还可以减小场发射电子的静电屏蔽,所以极具场发射应用价值。将CVD法制备的graphene/Si-NPA复合结构作为冷阴极材料,采用二极管测试模型,在高真空下研究其场发射性质。器件的载流子浓度和面电阻率利用霍尔效应获得,测试时使用范德堡循环测试法降低副作用。结果表明:5 min石墨烯生长时间的graphene/Si-NPA场发射F-N曲线呈现线性变化,是典型的量子隧穿效应形成的冷阴极电子发射。其开启场强为2.85 V/μm,在4.2 V/μm的电场下可以获得53.9μA/cm2的发射电流密度。根据Fowler-Nordheim理论,计算出场增强因子为2700。在低工作电压下,graphene/Si-NPA也显示出比垂直基底生长的石墨烯更高的场发射稳定性。实验结果表明,graphene/Si-NPA的开启场强与石墨烯的生长时间有关,10min石墨烯生长时间的graphene/Si-NPA开启场强增长至8.5 V/μm,在高低电场范围内,场发射F-N曲线呈现双斜率现象。这是由高低电场范围内电子发射位置不同造成的。在低电场下,石墨烯的电子隧穿石墨烯和真空势垒形成隧穿电子;在高场强下,Ni纳米晶中的电子隧穿Ni和石墨烯及石墨烯和真空间的势垒形成发射电子。实验结果表明5 min石墨烯生长时间的graphene/Si-NPA更适合做冷阴极材料。
吴大军[4](2017)在《碳材料/硅微通道板复合超级电容器及其场发射特性研究》文中研究指明近年来,碳材料成为储能、电催化、太阳能电池和场发射器件研究热点,特别是在超级电容器和场发射器件中应用研究越来越广泛。三维有序碳基复合材料组成的厚电极是高体积能量密度碳基超级电容器和大电流密度碳基场发射器件必备条件。本文利用半导体工艺、光辅助电化学刻蚀和无电镀镍工艺制备了 3D多孔有序宏孔导电网络(MECN),合成了碳基复合材料/宏孔导电网络厚电极,开展了其在超级电容器及其场发射器件方面的研究工作。首先,本文采用半导体工艺,光辅助电化学刻蚀技术和液流无电镀镍技术制备了 MECN,由镍颗粒构成的5×5×250 μm通道阵列结构,壁厚1 μm,具有结构规整、有序、高深宽比和大比表面积的特点。后续以MECN作为3D框架基底制备了碳基复合材料。通过水热合成方法在MECN表面和孔壁沉积了碳微球,构成了 3D有序多孔碳微球厚电极,接下来,利用C与KMnO4反应制备了MnO2/C/MECN电极,在1 A/g时比容量达497 F/g。组装的MnO2/C/MECN||AC/Ni-foam混合超级电容器(锂离子超级电容器)在功率密度为4000 W/kg时能量密度达到0.50 mW h/cm3(55.5 Wh/kg),三个电容串联能够点亮一个1W蓝光LED(阈值电压3.5 V),并能持续100 min。结果表明该3D多孔厚电极作为超级电容器电极具有较好的应用前景。其次,抑制石墨烯材料团聚能够提高石墨烯基器件的稳定性。本文采用溶剂热渗碳和热退火方法在MECN表面和孔壁形成了多层纳米石墨烯,形成石墨烯微通道板(MLG-MCPs)。利用XRD、Raman、TEM和电化学测试进行表征。结果表明MLG横向尺寸50-100 nm,呈涟漪和褶皱形状,具有较高的结晶度,电化学特性稳定。再次,提高碳基复合材料超级电容器体积能量密度至关重要。本文利用已制备的MLG-MCP,通过碳辅助反应(C与KMnO4反应)和氧化还原(MnSO4与KMnO4反应)先后制。备了 δ-Mn02和α-MnO2,构成了同质MnO2/nanographene/MECN电极。其特点是较薄δ-Mn02增强粘附性,而厚的α-MnO2提高活性物质负载量。电化学测试表明优化后的电极的比容量达到4.5 F/cm2,循环20000圈,容量保留率83%。组装的同质MnO2/nanographene/MECN||AC/Ni-foam混合超级电容器(锂离子超级电容器),在功率密度为1000W/kg时能量密度达到1.0mWh/cm3(40.3Wh/kg),四个串联电容能够驱动45个红光LED,持续10 min。这种同质MnO2/nanographene膜覆盖MECN 3D有序多孔厚电极中的活性物质负载量可控,能够提高超容体积能量密度和循环稳定性。然后,场发射器件的稳定性和电流密度至关重要。本文对MLG-MCPs的电学特性进行了研究,以MLG-MCPs为基底,探索了退火温度和氮掺杂对其电子场发射性能的影响。通过SEM、XPS、XRD等表征手段对其进行了标定,测试了这些样品的场发射性能。结果显示较高的退火温度下开启电场降至2.0V/m;适当的NH3等离子体处理时间(15min)后开启电场低至0.5V/μm。通过测试发现高温退火能够增加缺陷密度,降低功函数;N掺杂能够提高石墨烯的表面电子态密度,缺陷密度和尖锐边缘,使得费米能级水平提升,降低了表面功函数,提高场发射特性。最后,为了与基于MECN碳基复合材料电极电化学特性对比,探索了空心结构MoS2纳米材料作为电极对超级电容器性能的影响。本文以CTAB作为表面活性剂,采用水热合成工艺制备了三种形貌MoS2(空心纳米,花状和纳米片),并研究了其电化学特性。结果表明空心MoS2/Ni-foam电极在超级电容器领域应用较好,这与基于MECN碳基复合材料电化学特性结果一致。
关瑞红[5](2013)在《碳基薄膜场发射阴极的制备及其在OLED中的应用》文中进行了进一步梳理有机发光器件(organic light emitting diode, OLED)也称有机电致发光二极管,被认为最具竞争力的下一代显示器。OLED器件具有厚度薄、重量轻、抗震性能好、视角广、响应速度快、低温特性好、可弯曲等优点。但发光效率低,稳定性差和寿命短三大问题仍制约着有机电致发光器件的实用化进程。制约OLED器件效率提高的主要原因是电子注入效率低,本文的主要工作是制备碳基薄膜场发射阴极,以期将其用于OLED器件,来提高电子的注入效率,进而提高OLED器件的发光效率。碳基薄膜材料本身的功函数很高,一般认为不宜作为OLED的阴极材料。但是当碳基薄膜表面具有特殊的结构时,表现出低的甚至是负的电子亲和势,是目前公认的性能优异的场发射冷阴极。我们将场发射阴极引入OLED器件结构中作为器件的阴极,利用碳基薄膜的内场发射进行电子的强制注入,不但保留了OLED器件原有的结构和技术上的特点,并为提高OLED器件的发光效率提供了一种新的途径。本文的主要工作有以下几点:采用微波等离子体增强化学气相沉积(MPCVD)技术制备了多种结构的碳基薄膜冷阴极,研究了衬底处理、沉积功率、沉积压强对碳基薄膜形貌、结构和性能的影响;制备了以碳基薄膜场发射冷阴极为阴极的OLED器件,测试了器件的电流密度-电压特性;将器件的电流密度-电压特性与场发射阴极的场发射特性进行了对比分析,发现场发射特性良好的碳薄膜,其内场发射性能反而不好。具体工作如下:1.衬底处理对薄膜生长的影响采用溅射Ti过渡层和机械研磨的方法对抛光单晶硅片进行预处理,并利用微波等离子体化学气相沉积方法在相同沉积条件下沉积碳基薄膜。结果表明,抛光硅衬底有利于非晶碳薄膜的生长,金刚砂研磨处理的衬底表面只有稀疏的碳团簇颗粒,金刚石膏研磨处理的衬底上则生长上了具有明显晶面的金刚石薄膜。2.沉积功率对纳米非晶碳薄膜形貌、性能的影响对抛光硅片按RCA清洗流程进行清洗并溅射Ti过渡层钛,在MPCVD中以同的沉积功率制备了表面平整的碳基薄膜,XRD和Raman结果显示该薄膜是非晶碳薄膜。沉积功率为800W时所制备的薄膜场发射性能最好,开启电场为:3.3V/μm,最大场发射电流密度为:160μnA/cm2,薄膜的场发射特性随沉积功率的升高而变差。3.沉积功率和沉积压强对片状类金刚石薄膜形貌、性能的影响金刚砂和金刚石膏研磨后的衬底上在沉积功率为1800W和沉积压强为11KPa下,均制备出了致密均匀的片状类金刚石薄膜,但两种片状类金刚石薄膜的结构、形貌和场发射特性均有很大的差别。金刚砂研磨后的衬底上制备的片状类金刚石薄膜的场发射特性较好,其开启电场为2.98V/μm,最大电流密度为300mA/cm2,而金刚石膏研磨后的基底上制备的片状类金刚石薄膜的场发射特性较差,开启电场为3.3V/μm,最大电流密度仅为25mA/cm2。4.碳基薄膜为阴极的OLED器件的制备在前期工作的基础上,设计并制备了Si/C/Alq3/NPB/Al结构的OLED器件。OLED器件的电流密度-电压关系测试结果表明,金刚石膏研磨后制备的片状类金刚石薄膜最适合作OLED器件的阴极。当电压为3.5V时,该器件的电流密度已经达到了1500.9mA/cm2。
王俊锋[6](2012)在《Fe-Ni-Cr膜上石墨烯的制备、生长过程及其场发射特性研究》文中提出本文利用微波等离子体化学气相沉积方法制备了石墨烯薄膜。通过对不同种类和结构的催化剂膜上制备出不同结构的碳膜,并对不同结构的碳膜的生长过程进行了研究;对石墨烯薄膜进行场发射特性探讨分析,找到场发射特性较好的石墨烯薄膜。通过研究,获得的结论如下:1、Ni膜上碳膜结构的研究:通过对Ni膜厚度及不同沉积温度分别对Ni膜上碳膜结构的影响研究发现,Ni膜的厚度越小,同样温度下形成的颗粒尺寸也越小,较小的颗粒尺寸有利于纳米碳结构的生成,但碳结构的类型差别不大;500。C制备的样品主要是包裹在Ni颗粒上的纳米石墨片,而400。C制备的样品是纳米石墨片和碳纳米管复合物;可以得出结论:在Ni膜上没有制备出石墨烯薄膜。2、Fe-Ni-Cr膜上碳膜结构的研究:通过多次实验在Fe-Ni-Cr膜沉积碳膜并进行扫描电子显微镜(SEM), Raman光谱和透射电子显微镜(TEM)进行表征,得出结论:在一定的PECVD条件下可以制备出少层石墨烯结构;3, Fe-Ni-Cr膜厚度和不同衬底对石墨烯薄膜结构的影响:通过对催化剂膜的不同厚度和三种不同衬底对石墨烯结构的影响研究发现,用Fe-Ni-Cr膜在一定的厚度范围内作为催化剂可以制备石墨烯。10min时的Fe-Ni-Cr膜较适宜碳膜的生长;不同衬底上均制备出质量较好的石墨烯薄膜4, Fe-Ni-Cr对石墨烯催化生长过程的探讨:催化剂颗粒的大小影响石墨烯的生长速度和结构特征,粒度越小,生长速度越快,越有利于石墨烯的生长。Fe-Ni-Cr膜在CVD生长过程会由于高温会再结晶成更大的颗粒。硅衬底的粗糙度约为0.9nm,陶瓷衬底的粗糙度约为2μm,粗糙的表面阻碍了Fe-Ni-Cr颗粒的长大。两种衬底上催化剂的粒度分别约为20nm和100nnm,相应的硅衬底上10min后石墨烯才停止生长,而陶瓷衬底上生长1min后石墨烯片基本上就不再长大,并且由于催化剂粒度小,石墨烯的密度更大,层数更少。5、石墨烯薄膜场发射性能:对在单晶硅衬底、陶瓷衬底和不锈钢片衬底上制备出的石墨烯薄膜,进行场发射测试。稳定后,单晶硅衬底上石墨烯薄膜的开启电场为1.2V/gm,在2.4V/gm时电流密度达到900μA/cm2;陶瓷衬底上石墨烯薄膜的开启电场为1.26V/μm,当电场强度为2.2V/μm时电流密度为2.1mA/cm2;不锈钢片衬底上石墨烯薄膜的开启电场为2.17V/gm,在电场为3.67V/gmm时,电流密度为6.11mA/cm2。
杨延宁[7](2010)在《纳米金刚石复合涂层场发射关键技术研究》文中研究说明场发射显示器(FED)几乎兼有阴极射线管(CRT)显示器与当前市场上平板显示器(FPD)的所有优点,被广泛认为是最具有发展前途的显示技术之一,有望成为下一代显示器件的主流技术。纳米金刚石薄膜材料具有优良的物理化学性质,将其应用于FED是场发射阴极开发的一个方向,纳米金刚石复合薄膜材料比纳米金刚石薄膜材料具有更优越的场发射性能,因而成为目前场发射研究的热点。本文研究了纳米金刚石复合涂层材料场发射阴极的基底预处理技术、金刚石粉的分散技术、电泳沉积技术、热处理技术、氢等离子体处理等后处理工艺技术以及驱动电路等技术。获得一套完整的适合大面积沉积、涂层均匀稳定的纳米金刚石场发射阴极的制备工艺技术。通过正交实验,研究了纳米金刚石复合涂层场发射阴极制备过程中工艺参数对阴极样品的场发射开启电场和电流密度的影响,结合复合涂层阴极样品表面形貌的微观分析与阴极在模拟显示器中的发光效果,筛选出阴极制备的优化工艺参数。将纳米钛粉、纳米铪粉、纳米ZnO以及纳米碳管等分别掺入纳米金刚石,研究了纳米金刚石复合材料的场发射性能。研究了氢等离子体处理、胶带处理、金相砂纸摩擦处理等后处理工艺对阴极场发射性能的影响;优化了氢处理工艺参数。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等微观分析仪器对金刚石复合材料阴极样品的成分、结构及表面形貌进行了分析表征,结合样品的场发射特性曲线,剖析了制备工艺条件与场发射性能之间的内在原因,为提高纳米金刚石复合涂层场发射性能提供理论依据和实验基础。研究了真空度对纳米金刚石阴极场发射性能的影响以及纳米金刚石的变温场发射,探讨了高温下金刚石场发射的机理,为纳米金刚石复合材料FED产业化提供了实验依据。分析了纳米金刚石复合涂层FED驱动系统的工作原理和寻址方式,设计了16×16点阵纳米金刚石FED的驱动电路,利用LED屏验证了所设计的纳米金刚石FED驱动电路的逻辑控制功能。
徐乐[8](2009)在《碳基薄膜材料的制备与场发射特性研究》文中提出目前场发射冷阴极材料的研究与应用主要集中在碳基材料包括金刚石、非晶碳和碳纳米管等领域。其中非晶碳和碳纳米管制备温度较低且场发射性能更加优异,这使它们成为理想的场发射材料。然而对于他们的商业化应用,发射的强度和发射密度仍是一个主要问题。因此寻找能够提高和改善非晶碳和碳纳米管场发射性能的方法是十分重要和必要的。针对目前非晶碳及碳纳米管的场发射特性研究中的存在的问题。本文采用等离子体增强化学气相沉积方法(PECVD),合成了多壁碳纳米管薄膜,系统研究了催化剂(Fe,Co,Ni)、金属过渡层(Nb、Ni、Al、Ti)对碳纳米管结构及场发射性能的影响。结果表明,Fe,Co,Ni不同催化剂对合成碳纳米管的场发射性能有较大影响,由于Fe在三种催化剂中具有最低的功函数,因此由Fe合成的碳纳米管有最好的场发射性能;在Nb,Ti上生长的碳纳米管与过渡层金属可以形成稳定的共价键,这有利于碳纳米管场发射性质的提高。利用PECVD合成了内壁结晶、外壁非晶的碳纳米管薄膜并研究了其场发射特性,由于非晶的外壁可以引入大量缺陷,因此这种新型新型碳纳米管的场发射性能优于纯结晶碳纳米管与非晶碳纳米管。采用磁控溅射方法在硅衬底上沉积了非晶碳薄膜,研究了沉积条件、过渡层(Nb、NbC)及退火对其结构及场发射性能的影响。铌过渡层的引入增大了非晶碳薄膜的几何增强因子,高温退火可以使铌层与非晶碳层的界面处形成碳化铌,这都有利于提高非晶碳薄膜的场发射性能。立方相的碳化铌比六方相的碳化铌更有利于非晶碳薄膜场发射性能的提高,碳化铌过渡层内的Nb-C键与Nb-Nb键含量的比值越大,越有利于提高非晶碳薄膜的场发射性能。本论文对碳纳米管与非晶碳的场发射性质做了很好的基础研究,对合成和制备碳纳米管和非晶碳场发射材料有重要的理论指导意义。
陈建彪[9](2009)在《TiO2纳米管阵列的场发射特性研究》文中研究指明理想的场发射冷阴极材料要求开启电场低、发射电流密度大、性能稳定。目前常用的冷阴极材料有金属材料、半导体材料、碳化物材料、氧化物材料等,研究表明大部分材料或者功函数大需要很高的驱动电压、或者化学活性高致使发射体劣化、或者发射电流密度小不满足调制要求等缺陷。针对上述问题,对场发射材料的研发主要采取继续研制新的材料和对现有材料从组分、几何结构方面进行修饰改性两种技术途径。二氧化钛纳米管阵列有较低的功函数;长径比大和末端曲率半径小的几何特征,可大幅度提高局域场增强因子;比表面积大,易于异质材料修饰形成复合材料;而且制备工艺简便,适宜于作场发射体。然而该纳米阵列体系在场发射应用方面的研究较少,因此,本论文以“TiO2纳米管阵列的场发射特性研究”为题,研究了TiO2/Ti纳米管阵列的制备工艺及其场发射特性。主要述及以下几方面的研究工作:1.改进了阳极氧化系列反应装置(可制备氧化铝(AAO)、二氧化钛纳米管(多孔)阵列、电化学沉积等)。搭建了低气压化学气相沉积(LCVD)系统(最高温度1000℃,极限真空10Pa,气体流量可控)和高真空场致电子发射测试系统(极限真空10-6Pa)。2.在HF水溶液中对Ti箔进行阳极氧化,得到高度有序、分布均匀、垂直取向的TiO2纳米管阵列结构。通过调节阳极氧化电压、退火等工艺条件实现了结构参数和晶化程度的有效控制,进而实现了结构参数对其场发射特性的调制。结果表明:在一定范围内,氧化电压的增加有助于场发射性能的提高。3.对TiO2纳米管阵列进行修饰。用低气压化学气相沉积方法在TiO2纳米管阵列模板微孔内生长碳纳米管、塔状金刚石纳米棒,形成CNTs/TiO2/Ti、DNRs/TiO2/Ti纳米复合结构,并研究了复合结构场电子输运和发射特性。结果表明:经碳纳米管和金刚石纳米棒修饰后,TiO2纳米管阵场发射性能显着提高,开启电场由11.5 V/μm分别降至1.2 V/μm、3.0 V/μm,且场发射稳定性增加。
王莉莉[10](2008)在《基于碳纳米材料的场发射光源研究》文中研究说明场发射光源、显示器件具有分辨率高、对比度好、响应速度快,耐严酷的高低温等优势。经过多年的发展,虽然在理论上取得了较大的进展,但由于阴极材料的限制使得在实际器件的实用化和大屏幕化方面却一直未能取得突破。以纳米结构碳材料为场发射阴极显示了其突出的优势,其中碳纳米管(CarbonNanotubes-CNTs)因具有良好的导电性,很高的长径比,高的机械强度和良好的化学稳定性,多种制备方法等优势,是理想的场发射冷阴极材料。制备CNTs场发射阴极的方法主要有两种途径:直接法和间接法。本论文利用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition-CVD)法生长碳纳米管,并结合两种场发射阴极制作工艺来制备不同面积大小的阴极,研究其场发射特性。为场发射光源、显示器件的制作提供理论基础和工艺优化条件。1)CVD生长-丝网印刷工艺制备碳纳米管阴极场发射性能的研究采用丝网印刷工艺,系统地研究了化学气相沉积法制备的碳纳米管在不同生长温度下的场发射特性。实验结果表明生长温度越高,制备的CNTs管径越小,非晶成分越少,纯度越高,场发射电流越大,开启电场越小,其场发射性能越优越。FED需要的CNTs的最佳生长温度可以选择600℃~700℃。C2H2流量越小生长的CNT,非晶碳成分越少,纯度高,场发射性能越好。FED需要的CNT的生长时的C2H2流量应控制在20sccm~50sccm。碳管粉末与有机粘结剂混合的粘稠度对丝网印刷制备的场发射阴极的性能也至关重要,两者的比例在1∶9和1∶10时可以得到最佳的发射性能。2)电泳法制备碳纳米管场发射阴极的研究利用电泳方法成功地在玻璃基片上制备了场发射碳纳米管,实验结果发现碳管在溶液中的分散性决定了制备阴极的均匀性分布,而阴极的场发射能力决定于使用的碳管本身的特性。电泳工艺中不同的电源电压、沉积时间、极板间距、电解质,制备的阴极特性会有差异。随着电泳直流电压值的增高,碳管薄膜的场发射电流就随之增加。要获得性能好的场发射阴极,电泳电压和电泳沉积时间应该有一个最佳值。随电极间距增加场发射大体上呈现先增强再减弱的规律。而电解质的选择也会影响电泳溶液的分散性以及沉积CNT阴极的场发射特性,其中Al(NO3)3较适合。比较各个电泳过程每一个参数,可实现对电泳工艺制备场发射CNTs阴极的优化,改善CNTs阴极的场发射性能。3)铜催化剂生长碳纳米管的研究本章节使用磁控溅射制备铜薄膜作为催化剂,化学气相沉积方法裂解乙炔生长碳管薄膜形成场发射阴极。并试验W,Ni,Cr和Ti作为铜薄膜的缓冲层,结果表明Ti和W能很好地阻挡铜的扩散,从而使铜催化裂解出附着性好、分布均匀、密度适中、场发射特性良好的碳管薄膜。缓冲层Ti对Cu催化生长均匀一致的碳管至关重要,但是Ti厚度对CNTs的影响不是很突出。而对于W缓冲层而言,厚度10 nm在生长的碳管的密度和长径比最好,场发射性能最好。当Cu厚度25-30 nm时,催化裂解生长出的管子直径较小分布均匀,获得很高场发射性能。Cu生长CNT只能在很窄的温度范围内生长出管子,在玻璃基片上制备碳纳米管场发射阴极,Cu作为催化剂则需将温度控制在550℃左右。Cu膜生长碳纳米管速率很低,需要30min以上得到结构和形貌较好的管子。4)不同工艺制备场发射光源、显示器件的研究本章节采用丝网印刷、电泳沉积和薄膜直接生长方法制备碳基膜场发射光源、显示器件。丝网印刷技术稳定可靠、成本低廉、工艺简单、材料廉价、配套方便,适合于制作大面积纳米碳基膜平面光源。利用电泳方法,发现机械球磨对碳纳米管的分散性有所改善,运用稀溶液分次沉积的方法可以比较好的改善CNTs在图形化阴极沉积的均匀性。对碳纳米管薄膜作为阴极的场发射平面光源显示进行了初步研究工作,薄膜直接生长阴极的不均匀性的原因可能是制造过程的诸多环节共同作用。因此要得到理想的发射均匀的CNT阴极,必需保证每个步骤的工艺稳定和可重复性,可以通过进一步的实验和工艺改进提高。
二、纳米石墨晶薄膜的场发射特性(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、纳米石墨晶薄膜的场发射特性(论文提纲范文)
(1)石墨相氮化碳纳米材料的制备及其场发射性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 场发射原理概述 |
1.2.1 电子发射理论 |
1.2.2 金属场致发射原理 |
1.2.3 半导体场致发射原理 |
1.3 氮化碳材料概述 |
1.3.1 氮化碳材料简介 |
1.3.2 g-C_3N_4材料制备方法 |
1.3.3 氮化碳材料场发射特性研究现状 |
1.4 本文选题意义及主要研究内容 |
第二章 实验方案及其表征方法 |
2.1 实验原料与实验设备 |
2.2 石墨相氮化碳的制备方案 |
2.2.1 石墨相氮化碳制备方法 |
2.2.2 场发射阴极衬底选择 |
2.2.3 衬底预处理 |
2.2.4 实验方案的设计 |
2.3 表征及测试方法 |
2.3.1 X射线衍射表征(XRD) |
2.3.2 扫描电镜分析(FESEM) |
2.3.3 傅里叶红外光谱分析(FTIR) |
2.4 场发射阴极测试系统 |
2.5 本章小结 |
第三章 石墨相氮化碳粉体的制备 |
3.1 石墨相氮化碳粉体的制备 |
3.2 石墨相氮化碳粉体表征 |
3.2.1 X射线衍射表征(XRD) |
3.2.2 扫描电镜形貌表征(SEM) |
3.2.3 能谱元素表征(EDS) |
3.2.4 红外光谱分析(FTIR) |
3.3 本章小结 |
第四章 干法粉体包覆生长工艺制备g-C_3N_4场发射阴极 |
4.1 干法粉体包覆生长工艺 |
4.2 柔性碳纤维布上直接生长石墨相氮化碳 |
4.2.1 正交实验方案设计 |
4.2.2 XRD结构表征 |
4.2.3 SEM形貌表征 |
4.2.4 EDS元素成分表征 |
4.2.5 场发射特性分析 |
4.3 优化工艺参数验证 |
4.3.1 结构与形貌表征分析 |
4.3.2 场发射特性研究 |
4.4 场增强因子分析 |
4.5 石墨片上直接生长石墨相氮化碳 |
4.5.1 石墨相氮化碳/石墨片的制备 |
4.5.2 结构与形貌表征分析 |
4.5.3 场发射特性研究 |
4.6 本章小结 |
第五章 湿法尿素水溶液生长工艺制备g-C_3N_4场发射阴极 |
5.1 湿法尿素水溶液直接生长工艺 |
5.2 柔性碳纤维布上直接生长石墨相氮化碳 |
5.2.1 正交实验方案设计 |
5.2.2 XRD结构表征 |
5.2.3 SEM形貌表征 |
5.2.4 EDS元素成分表征 |
5.2.5 场发射特性分析 |
5.3 优化工艺参数验证 |
5.3.1 结构与形貌表征分析 |
5.3.2 场发射特性研究 |
5.4 场增强因子分析 |
5.5 石墨片上直接生长石墨相氮化碳 |
5.5.1 石墨相氮化碳/石墨片的制备 |
5.5.2 结构与形貌表征分析 |
5.5.3 场发射特性研究 |
5.6 干法工艺和湿法工艺对比 |
5.7 本章小结 |
第六章 ZnO/g-C_3N_4/碳纤维复合材料制备及其场发射性能研究 |
6.1 ZnO/g-C_3N_4/碳纤维复合材料的制备 |
6.1.1 制备工艺流程 |
6.1.2 实验设计 |
6.1.3 对比实验 |
6.2 Zn~(2+)浓度对ZnO/g-C_3N_4/碳纤维复合材料的影响 |
6.2.1 结构与形貌的表征分析 |
6.2.2 场发射特性研究 |
6.3 涂胶次数对ZnO/g-C_3N_4/碳纤维复合材料的影响 |
6.3.1 结构与形貌的表征分析 |
6.3.2 场发射特性研究 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 工作总结 |
7.2 工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(2)石墨烯材料在场发射电子源中的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 石墨烯概述 |
1.1.1 石墨烯简介 |
1.1.2 石墨烯性质 |
1.1.3 石墨烯制备 |
1.1.4 石墨烯应用 |
1.2 电子发射及电子调制概述 |
1.2.1 场发射简介 |
1.2.2 场发射原理 |
1.2.3 场发射材料发展 |
1.2.4 电子调制概述 |
1.3 石墨烯电子发射及电子调制研究进展 |
1.3.1 石墨烯电子发射研究进展 |
1.3.2 石墨烯电子调制研究进展 |
1.4 本论文的主要内容 |
第2章 石墨烯海绵制备及表征 |
2.1 石墨烯海绵制备 |
2.1.1 实验仪器及设备 |
2.1.2 样品制备 |
2.2 石墨烯海绵形貌的影响因素 |
2.2.1 表征仪器简介 |
2.2.2 反应时间对石墨烯海绵形貌的影响 |
2.2.3 腐蚀时间对石墨烯海绵形貌的影响 |
2.3 本章小结 |
第3章 石墨烯海绵场发射特性研究 |
3.1 场发射性能表征 |
3.2 单纯石墨烯海绵场发射性能 |
3.2.1 石墨烯海绵场发射实验设计 |
3.2.2 单纯石墨烯海绵场发射实验分析 |
3.2.3 不同腐蚀时间单纯石墨烯海绵场发射性能测试 |
3.2.4 基底对单纯石墨烯海绵场发射性能的影响 |
3.3 石墨烯海绵场发射性能的改进 |
3.3.1 石墨烯海绵场发射性能改进方案 |
3.3.2 石墨烯海绵修饰金纳米颗粒场发射实验 |
3.3.3 石墨烯海绵修饰金纳米颗粒场发射测试 |
3.4 场发射稳定性测试 |
3.5 本章小结 |
第4章 石墨烯海绵栅极特性研究 |
4.1 场发射栅极结构简介 |
4.2 石墨烯海绵栅极的三级结构仿真 |
4.2.1 石墨烯海绵栅极电压对电子束调制的影响 |
4.2.2 阴栅极间距对电子束调制的影响 |
4.3 石墨烯海绵栅极的三级结构测试 |
4.3.1 石墨烯海绵栅极的场发射三级结构搭建 |
4.3.2 石墨烯海绵的场发射电流调制能力论证 |
4.4 石墨烯海绵栅极电流稳定性实验 |
4.5 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
在读期间发表的学术论文及研究成果 |
致谢 |
(3)石墨烯/硅纳米孔柱阵列的制备与光电特性(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 石墨烯简介 |
1.1.1 石墨烯的结构与性质 |
1.1.2 石墨烯的电学和光学性质 |
1.1.3 石墨烯在光电子器件中的应用 |
1.2 石墨烯纳米片简介 |
1.3 石墨烯纳米片在光电领域的应用 |
1.3.1 场发射方面的应用 |
1.3.2 发光方面的应用 |
1.3.3 光电子器件方面应用 |
1.4 Graphene/Si-NPA异质结构 |
1.5 本课题的研究思路与内容 |
参考文献 |
2 Graphene/Si-NPA纳米异质结构的制备与结构表征 |
2.1 Graphene/Si-NPA结构表征 |
2.1.1 场发射扫描电子显微镜(FESEM) |
2.1.2 X射线电子衍射仪(XRD) |
2.1.3 高分辨透射电子显微镜(HRTEM) |
2.1.4 拉曼光谱仪(Raman) |
2.2 Si-NPA的制备 |
2.3 催化剂Ni的制备 |
2.3.1 前驱体对制备Ni催化剂的影响 |
2.3.2 生长时间对催化剂Ni结构形貌结构影响 |
2.3.3 PH值对催化剂Ni结构形貌影响 |
2.3.4 化学水浴法制备Ni/Si-NPA的反应机制 |
2.4 Graphene/Si-NPA的CVD制备 |
2.5 Graphene/Si-NPA的旋涂法制备 |
2.5.1 Hummer法制备石墨烯 |
2.5.2 Hummer法制备石墨烯的结构表征 |
2.5.3 Graphene/Si-NPA的旋涂制备 |
2.6 本章小结 |
参考文献 |
3 Graphene/Si-NPA纳米异质结构的光致发光特性 |
3.1 Graphene/Si-NPA制备和发光性质测试设备 |
3.1.1 紫外可见吸收分光光度计(UV-Vis) |
3.1.2 荧光光谱仪(Photoluminescence) |
3.2 Graphene/Si-NPA形貌结构表征 |
3.3 石墨烯纳米晶的室温激子发光 |
3.4 石墨烯纳米晶的低温激子发光 |
3.5 石墨烯纳米晶的激子发光能带理论模型 |
3.6 石墨烯纳米晶的量子产率及发光寿命分析 |
3.7 氧化还原法制备graphene/Si-NPA的光致发光性能 |
3.8 本章小结 |
参考文献 |
4 Graphene/Si-NPA纳米异质结构的光电特性 |
4.1 光电探测器的种类及工作原理 |
4.2 光电探测器的技术参数 |
4.3 可见光探测器 |
4.4 Graphene/Si-NPA光电导特性 |
4.4.1 Graphene/Si-NPA与电极Ag之间的接触 |
4.4.2 Graphene/Si-NPA光电导传感器件构成 |
4.4.3 Graphene/Si-NPA光电导特性 |
4.5 nano-graphite/Si-NPA光电导特性 |
4.5.1 nano-graphite/Si-NPA光电导探测器件的制备及结构 |
4.5.2 nano-graphite/Si-NPA结构表征 |
4.5.3 nano-graphite/Si-NPA的光电特性 |
4.6 旋涂法制备graphene/Si-NPA的光电导特性 |
4.7 本章小结 |
参考文献 |
5 Graphene/Si-NPA纳米异质结构的场发射特性 |
5.1 场发射器件的结构及测试条件 |
5.1.1 场发射器件的结构 |
5.1.2 场发射器件的面电阻率测试 |
5.2 Graphene/Si-NPA的结构 |
5.3 Graphene/Si-NPA的场发射性能 |
5.3.1 Graphene/Si-NPA场发射特性 |
5.3.2 Graphene/Si-NPA场发射稳定性 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
6 结论及展望 |
博士期间完成的论文情况 |
致谢 |
(4)碳材料/硅微通道板复合超级电容器及其场发射特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 碳基复合材料介绍 |
1.2 碳基复合材料超级电容器概述 |
1.2.1 超级电容器概述 |
1.2.2 超级电容器的分类和特点 |
1.2.3 超级电容器中常见碳基复合材料研究前沿 |
1.2.4 超级电容器的挑战和机遇 |
1.3 碳基复合材料场发射概述 |
1.4 宏多孔硅制备及其主要应用 |
1.5 本论文研究的内容和意义 |
本章参考文献 |
第二章 基于宏孔导电网络的电极制备及测试 |
2.1 引言 |
2.2 宏孔导电网络框架的制备 |
2.2.1 无电镀镍的基本原理 |
2.2.2 无电镀镍的工艺流程 |
2.2.3 MECN的SEM和XRD表征 |
2.3 基于MECN的碳基纳米复合材料的制备方法 |
2.3.1 水热合成材料的基本机理 |
2.3.2 溶剂热合成纳米材料的基本机理 |
2.3.3 氮等离子体掺杂的基本机理 |
2.4 电极材料的表征方法 |
2.5 全电容的封装与测试方法 |
2.5.1 超级电容器单电极的组装与测试方法 |
2.5.2 混合超级电容器的封装与测试 |
2.6 场发射器件的封装与测试方法 |
2.7 本章小结 |
本章参考文献 |
第三章 基于宏孔导电网络的MnO_2/C超级电容器研究 |
3.1 基于宏孔导电网络的MnO_2/C单电极研究 |
3.1.1 MnO_2/C复合材料超级电容器研究背景 |
3.1.2 基于宏孔导电网络的MnO_2/C超级电容器电极的制备与表征 |
3.1.3 MnO_2/C覆盖的宏孔导电网络电极的电化学特性 |
3.2 基于三维宏孔导电网络的MnO_2/C混合纳米结构的混合超级电容器研究 |
3.2.1 混合超级电容器的研究背景 |
3.2.2 MnO_2/C/MECN复合材料工艺优化 |
3.2.3 MnO_2/C/MECN与活性炭/Ni-foam组成的混合超级电容器测试 |
3.3 本章小结 |
本章参考文献 |
第四章 基于宏孔导电网络的同质纳米MnO_2/graphene超级电容器研究 |
4.1 石墨烯覆盖宏孔导电网络的单电极研究 |
4.1.1 石墨烯基复合材料超级电容器研究背景 |
4.1.2 石墨烯微通道板电极的制备与表征 |
4.1.3 石墨烯微通道板合成机理及工艺优化 |
4.2 同质MnO_2/石墨烯覆盖宏孔导电网络的单电极研究 |
4.2.1 同质MnO_2/覆盖石墨烯微通道板电极制备与表征 |
4.2.2 同质MnO_2/覆盖石墨烯微通道板电极电化学测试 |
4.3 同质MnO_2/石墨烯覆盖宏孔导电网络全电容研究 |
4.3.1 石墨烯混合超级电容器的研究背景 |
4.3.2 同质MnO_2/nanographene复合材料工艺优化 |
4.3.3 同质MnO_2/nanographene复合材料电化学优化 |
4.3.4 同质MnO_2/nanographene与活性炭组成的混合超级电容器测试 |
4.3.5 其它2D材料电极测试 |
4.4 本章小结 |
本章参考文献 |
第五章 氮掺杂石墨烯微通道板场发射特性研究 |
5.1 氮掺杂石墨烯场发射特性研究背景 |
5.2 石墨烯微通道板场发射特性研究 |
5.2.1 石墨烯微通道板场发射 |
5.2.2 石墨烯微通道板场发射机理分析 |
5.3 氮掺杂石墨烯微通道板场发射研究 |
5.3.1 氮掺杂石墨烯微通道板制备与表征 |
5.3.2 氮掺杂石墨烯微通道板场发射特性研究 |
5.3.3 氮掺杂石墨烯微通道板场发射机理分析 |
5.4 本章小结 |
本章参考文献 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
Ⅰ. 攻读学位期间发表的学术论文 |
Ⅱ. 攻读学位期间申请的专利 |
致谢 |
(5)碳基薄膜场发射阴极的制备及其在OLED中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
1 绪论 |
1.1 有机电致发光器件简介 |
1.1.1 有机电致发光器件的发光理论 |
1.1.2 有机电致发光器件发展简史及研究现状 |
1.2 场发射理论 |
1.2.1 外场致发射理论 |
1.2.2 内场致发射理论 |
1.3 碳基薄膜及其制备方法 |
1.3.1 碳基薄膜 |
1.3.2 碳基薄膜制备方法综述 |
1.4 本论文的主要工作 |
2 制备设备及表征方法 |
2.1 实验设备 |
2.2 碳基薄膜的表征方法 |
3 碳基薄膜的制备 |
3.1 衬底处理对碳基薄膜生长的影响 |
3.1.1 实验 |
3.1.2 结果及讨论 |
3.1.3 结论 |
3.2 沉积功率对纳米非晶碳薄膜形貌、性能的影响 |
3.3 沉积功率对片状类金刚石形貌、性质的影响 |
3.4 沉积压强对片状类金刚石形貌、性质的影响 |
3.5 最优条件下两类片状类金刚石薄膜的场发射特性 |
3.6 本章小结 |
4 碳基薄膜为阴极的OLED器件的制备 |
4.1 实验 |
4.2 结果及讨论 |
4.3 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 本论文主要结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(6)Fe-Ni-Cr膜上石墨烯的制备、生长过程及其场发射特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 石墨烯概述 |
1.1.1 石墨烯的结构 |
1.1.2 石墨烯的性能 |
1.1.3 石墨烯的场发射研究进展 |
1.2 CVD方法制备石墨烯的研究进展 |
1.2.1 衬底 |
1.2.2 催化剂 |
1.2.3 CVD制备条件 |
1.2.4 生长机理研究 |
1.3 本文主要研究工作 |
2 实验 |
2.1 实验方案 |
2.2 实验过程 |
2.3 实验设备 |
2.3.1 直流磁控溅射设备 |
2.3.2 微波等离子体化学气相沉积系统 |
2.3.3 场发射测试仪 |
3 Ni膜和Fe-Ni-Cr膜上碳膜的结构 |
3.1 镀有Ni膜的单晶硅衬底上碳膜的结构 |
3.1.1 Ni膜的结构 |
3.1.2 沉积温度对碳膜结构的影响 |
3.1.3 Ni膜厚度对碳膜结构的影响 |
3.1.4 Ni膜上不同碳结构生长过程 |
3.2 Fe-Ni-Cr膜上碳膜的结构 |
3.2.1 Fe-Ni-Cr膜的结构 |
3.2.2 沉积温度对碳膜结构的影响 |
3.3 本章小结 |
4 石墨烯合成优化、生长过程和场发射特性 |
4.1 Fe-Ni-Cr膜上石墨烯制备优化 |
4.1.1 Fe-Ni-Cr膜厚度对石墨烯生长的影响 |
4.1.2 衬底对石墨烯生长的影响 |
4.2 石墨烯生长过程 |
4.2.1 Fe-Ni-Cr膜上石墨烯生长过程 |
4.2.2 陶瓷衬底上石墨烯的生长过程 |
4.2.3 Fe-Ni-Cr对石墨烯催化生长过程的探讨 |
4.3 石墨烯场发射特性 |
4.3.1 单晶硅衬底上石墨烯的场发射特性 |
4.3.2 陶瓷衬底上石墨烯的场发射特性 |
4.3.3 不锈钢片上石墨烯的场发射特性 |
4.4 本章小结 |
5 结论 |
6 参考文献 |
7 个人简历、在学期间发表的学术论文 |
8 致谢 |
(7)纳米金刚石复合涂层场发射关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 主流显示器件介绍 |
1.3 场致发射显示器(FED) |
1.3.1 FED的特点与性能优势 |
1.3.2 FED的研究状况与市场化进程 |
1.3.3 FED的器件结构 |
1.3.4 FED的阴极材料 |
1.3.5 FED的阴极结构及其电子发射机理 |
1.3.6 FED的基础工艺与驱动技术 |
1.4 论文选题与主要研究内容 |
第二章 纳米金刚石场发射理论基础和实验方法 |
2.1 纳米材料的特点 |
2.2 场致电子发射理论 |
2.2.1 场发射理论模型的起源与发展 |
2.2.2 场致电子发射的相关参数与性能指标 |
2.3 阴极发射体材料的选择 |
2.3.1 阴极发射体材料的特点与性能 |
2.3.2 金刚石的结构与物理化学特性 |
2.3.3 金刚石作为场发射阴极材料的优势 |
2.4 阴极基底材料的选择 |
2.5 纳米金刚石场发射的电子输运机理 |
2.6 阴极涂层制备技术及表征 |
2.6.1 阴极涂层制备方法 |
2.6.2 纳米金刚石涂层场发射阴极的制备工艺 |
2.6.3 实验方法 |
2.6.4 阴极样品的表征与场发射性能测试 |
2.7 本章小结 |
第三章 电泳沉积纳米金刚石场发射阴极均匀性及工艺优化 |
3.1 纳米金刚石的测试分析 |
3.2 电泳沉积纳米金刚石场发射阴极的均匀性及特性研究 |
3.2.1 阴极样品的制备 |
3.2.2 阴极样品的表征与分析 |
3.2.3 阴极样品场发射性能的测试分析 |
3.2.4 阴极样品发光效果的测试分析 |
3.3 电泳沉积纳米金刚石阴极的工艺优化 |
3.3.1 正交实验设计 |
3.3.2 实验结果与分析 |
3.3.3 正交实验样品场发射性能、表面形貌和发光效果对比分析 |
3.3.4 优化工艺参数的实验验证 |
3.4 改善沉积层均匀性的电泳工艺优化 |
3.4.1 边超声分散边电泳沉积 |
3.4.2 恒流法电泳沉积 |
3.4.3 垂直电场中电泳沉积 |
3.4.4 掺钛电泳沉积 |
3.5 本章小结 |
第四章 纳米金刚石复合材料的场发射特性研究 |
4.1 钛掺混纳米金刚石的场发射特性 |
4.2 铪掺混纳米金刚石的场发射特性 |
4.3 纳米氧化锌(ZNO)掺混纳米金刚石的场发射特性 |
4.4 纳米碳管(CNT)掺混纳米金刚石的场发射特性 |
4.5 纳米金刚石引入石墨相的场发射特性 |
4.5.1 金刚石黑粉的场发射特性 |
4.5.2 表层石墨化预处理的金刚石场发射特性 |
4.6 本章小结 |
第五章 电泳沉积纳米金刚石阴极的后处理工艺研究 |
5.1 金刚石涂层表面氢处理 |
5.1.1 实验原理 |
5.1.2 正交实验设计 |
5.1.3 结果与分析 |
5.1.4 氢处理优化工艺参数的确定与实验验证 |
5.2 金刚石涂层表面胶带处理 |
5.3 金刚石涂层表面金相砂纸处理 |
5.4 本章小结 |
第六章 真空度和温度对纳米金刚石场发射性能的影响 |
6.1 真空度对纳米金刚石阴极场发射性能的影响 |
6.1.1 真空度对开启电场的影响 |
6.1.2 真空度对场发射电流密度的影响 |
6.1.3 真空度对发光效果的影响 |
6.2 温度对阴极场发射性能的影响 |
6.2.1 变温场发射实验设计 |
6.2.2 结果与分析 |
6.2.3 变温场发射的进一步研究 |
6.3 本章小结 |
第七章 纳米金刚石涂层场发射显示器的驱动电路设计 |
7.1 FED驱动电路的原理与组成 |
7.2 16×16点阵FED驱动电路硬件设计 |
7.2.1 驱动电路硬件系统结构 |
7.2.2 逻辑控制单元设计 |
7.2.3 输出级与电平转换电路设计 |
7.2.4 完整的驱动电路原理图 |
7.3 16×16点阵FED驱动电路软件设计 |
7.3.1 字符点阵显示原理 |
7.3.2 字符点阵的生成 |
7.3.3 程序开发工具 |
7.3.4 软件设计流程 |
7.3.5 驱动电路显示效果 |
7.4 本章小结 |
第八章 工作总结 |
8.1 论文的主要工作 |
8.2 主要创新点 |
8.3 存在的问题及今后工作设想 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的科研成果和获奖情况 |
致谢 |
作者简介 |
(8)碳基薄膜材料的制备与场发射特性研究(论文提纲范文)
提要 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 场发射材料 |
1.2.1 难熔金属和 Si基材料 |
1.2.2 碳材料 |
1.2.3 氮化硼(BN)、氮化镓(GaN)、和氧化锌(ZnO) |
1.3 场发射理论 |
1.3.1 金属的场致电子发射理论 |
1.3.1.1 金属尖端的外场致电子发射 |
1.3.1.2 场致电子发射的定性解释 |
1.3.1.3 场致电子发射的定量计算 |
1.3.2 半导体的场致电子发射理论 |
1.3.2.1 半导体的外场致电子发射 |
1.3.2.2 半导体的内场致发射 |
1.4 碳基场发射材料的研究进展 |
1.4.1 碳纳米管 |
1.4.2 金刚石 |
1.4.3 非晶碳 |
1.5 本论文的选题依据及研究内容 |
本章小结 |
参考文献 |
第二章 碳纳米管薄膜的制备和场发射特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 碳纳米管的制备与表征方法 |
2.2.1 PECVD实验设备及原理介绍 |
2.2.2 基底的处理 |
2.2.3 催化剂的制备 |
2.2.4 碳纳米管的制备条件 |
2.2.5 碳纳米管的表征 |
2.3 PECVD沉积参数对碳纳米管结构的影响 |
2.3.1 温度的影响 |
2.3.2 气压的影响 |
2.4 催化剂对碳纳米管结构及场发射性能的影响 |
2.4.1 Fe,Co,Ni催化剂合成碳纳米管的表面形貌和微结构 |
2.4.2 Fe,Co,Ni催化剂合成碳纳米管的场发射性能 |
2.5 过渡层对碳纳米管结构及场发射性能的影响 |
2.5.1 Nb、Ni、Al和 Ti过渡层上生长碳纳米管的表面形貌 |
2.5.2 Nb、Ni、Al和 Ti过渡层上生长碳纳米管的微结构 |
2.5.3 Nb、Ni、Al和 Ti过渡层上生长碳纳米管的场发射性能 |
本章小结 |
参考文献 |
第三章 内壁结晶、外壁非晶新型碳纳米管的制备与场发射特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 内壁结晶、外壁非晶碳纳米管的制备方法 |
3.3 内壁结晶、外壁非晶碳纳米管的结构 |
3.4 内壁结晶、外壁非晶碳纳米管的生长机制 |
3.5 内壁结晶、外壁非晶碳纳米管的场发射特性 |
本章小结 |
参考文献 |
第四章 非晶碳薄膜的制备与场发射特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 非晶碳薄膜的制备 |
4.2.1 磁控溅射系统及其原理简介 |
4.2.2 非晶碳薄膜的沉积条件 |
4.3 沉积参数对非晶碳薄膜的结构及场发射性能的影响 |
4.4 铌过渡层对非晶碳薄膜场发射性能的影响 |
4.4.1 铌-非晶碳接触对场发射的影响 |
4.4.2 铌层厚度的影响 |
4.5 碳化铌过渡层对非晶碳场发射性能的影响 |
4.5.1 碳化铌相结构的影响 |
4.5.2 碳化铌化学键合的影响 |
本章小结 |
参考文献 |
第五章 结论 |
攻读博士学位期间发表的论文 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
致谢 |
(9)TiO2纳米管阵列的场发射特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 场致电子发射的研究现状 |
1.2 场致电子发射材料 |
1.3 本论文的课题背景及研究意义 |
参考文献 |
第二章 场致电子发射的基本理论 |
2.1 固体表面势垒与电子发射 |
2.1.1 金属热电子发射 |
2.1.2 场致电子发射 |
2.1.3 Fowler-Nordheim理论 |
2.1.4 半导体场致电子发射 |
2.2 场致电子发射的评价参数 |
2.2.1 开启电场 |
2.2.2 电流密度 |
2.2.3 场增强因子 |
2.2.4 场发射电流稳定性 |
2.2.5 场发射电子光斑分布 |
参考文献 |
第三章 TiO_2/Ti纳米管阵列的制备及其场发射特性研究 |
3.1 TiO_2纳米管阵列结构的研究现状及意义 |
3.2 TiO_2纳米管阵列结构的主要制备方法 |
3.3 TiO_2/Ti纳米管阵列的制备及表征 |
3.3.1 TiO_2纳米管阵列的制备 |
3.3.2 TiO_2/Ti纳米管阵列的形貌结构 |
3.3.3 TiO_2/Ti纳米管阵列的XPS表征 |
3.3.4 TiO_2/Ti纳米管阵列的物相研究 |
3.4 TiO_2/Ti纳米管阵列膜的形成机理 |
3.5 TiO_2/Ti纳米管阵列的场致电子发射特性研究 |
3.5.1 场致发射测试系统的组装 |
3.5.2 TiO_2/Ti纳米管阵列的场致电子发射特性测试及分析 |
3.6 本章小结 |
参考文献 |
第四章 CNTs/TiO_2/Ti复合结构的制备及其场发射特性研究 |
4.1 碳纳米管及其复合材料的研究进展 |
4.2 CNTs/TiO_2/Ti复合结构的制备及表征 |
4.2.1 CVD系统的组装 |
4.2.2 CNTs/TiO_2/Ti纳米结构的制备 |
4.2.3 CNTs/TiO_2/Ti纳米结构的表征 |
4.3 CNTs/TiO_2/Ti纳米结构的场致电子发射性能测试 |
4.4 CNTs/TiO_2/Ti纳米结构场致电子发射性能分析 |
4.5 本章小结 |
参考文献 |
第五章 DNRs/TiO_2/Ti复合结构的制备及其场发射特性研究 |
5.1 金刚石薄膜场发射方面的研究进展 |
5.2 DNRs/TiO_2/Ti纳米结构的制备及表征 |
5.2.1 DNRs/TiO_2/Ti纳米结构的制备 |
5.2.2 DNRs/TiO_2/Ti纳米结构的形貌结构 |
5.2.3 DNRs/TiO_2/Ti纳米结构的表征 |
5.3 金刚石纳米棒生长机理 |
5.4 DNRs/TiO_2/Ti纳米结构的场致电子发射特性研究 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结和展望 |
附录:攻读硕士期间发表和完成的研究论文目录 |
致谢 |
(10)基于碳纳米材料的场发射光源研究(论文提纲范文)
目录 |
论文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 平板显示器件发展的历史与现状 |
1.2 场发射显示原理 |
1.3 场发射材料 |
1.4 碳纳米管与 CNT-FED |
1.5 本文主要研究工作内容 |
参考文献 |
第二章 场发射理论和实验方法 |
2.1 场发射原理 |
2.2 碳纳米管的场发射机制 |
2.3 碳纳米管场发射阴极的制备 |
2.4 碳纳米管薄膜的场发射性能测试 |
2.5 碳纳米管薄膜的表征 |
参考文献 |
第三章 CVD生长-丝网印刷工艺制备碳纳米管阴极场发射性能的研究 |
3.1 引言 |
3.2 制备温度的影响 |
3.3 C_2H_2和 H_2流量比的影响 |
3.4 印刷浆料的粘稠度的影响 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 电泳方法制备场发射阴极以及工艺参数的影响 |
4.1 电泳方法制备场发射阴极 |
4.2 电泳使用不同形貌碳管制备场发射阴极的研究 |
4.3 电泳方法制备场发射阴极的工艺优化 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 Cu催化生长碳纳米管薄膜场发射阴极的研究 |
5.1 缓冲层对铜催化生长碳管形貌和性能的影响 |
5.2 Ti缓冲层厚度对生长碳纳米管场发射阴极性能的影响 |
5.3 W缓冲层厚度对生长碳纳米管场发射阴极性能的影响 |
5.4 Ti上不同Cu厚度生长碳纳米管阴极的影响 |
5.5 CVD参数对 Cu催化生长碳管形貌和场发射特性的影响 |
5.6 本章小结 |
参考文献 |
第六章 不同工艺制备场发射光源、显示器件的研究 |
6.1 低温、大面积生长纳米碳基膜场发射平面光源 |
6.2 电泳工艺制备阵列场发射阴极及其性能的研究 |
6.3 直接生长法 |
6.4 本章小结 |
参考文献 |
第七章 结论 |
附录 博士期间完成的论文 |
致谢 |
四、纳米石墨晶薄膜的场发射特性(论文参考文献)
- [1]石墨相氮化碳纳米材料的制备及其场发射性能研究[D]. 赵佩佩. 西北大学, 2019(01)
- [2]石墨烯材料在场发射电子源中的应用研究[D]. 郭亚杰. 南京师范大学, 2019(02)
- [3]石墨烯/硅纳米孔柱阵列的制备与光电特性[D]. 唐召军. 郑州大学, 2018(03)
- [4]碳材料/硅微通道板复合超级电容器及其场发射特性研究[D]. 吴大军. 华东师范大学, 2017(01)
- [5]碳基薄膜场发射阴极的制备及其在OLED中的应用[D]. 关瑞红. 郑州大学, 2013(S2)
- [6]Fe-Ni-Cr膜上石墨烯的制备、生长过程及其场发射特性研究[D]. 王俊锋. 郑州大学, 2012(10)
- [7]纳米金刚石复合涂层场发射关键技术研究[D]. 杨延宁. 西北大学, 2010(09)
- [8]碳基薄膜材料的制备与场发射特性研究[D]. 徐乐. 吉林大学, 2009(08)
- [9]TiO2纳米管阵列的场发射特性研究[D]. 陈建彪. 西北师范大学, 2009(06)
- [10]基于碳纳米材料的场发射光源研究[D]. 王莉莉. 华东师范大学, 2008(11)
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