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一维ZnO半导体纳米线的制备与场发射特性研究

作　者: 张欢
导　师: 李梦轲
学　校: 辽宁师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: ZnO纳米线水热法生长机理场发射特性
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

低维纳米材料具有许多独特的性能,成为了制备场发射冷阴极的热点材料,而引起了各国研究人员的极大兴趣和关注。氧化锌(ZnO)是一种宽禁带的半导体材料,因其具有高比表面积,大长径比等良好的物理化学性能,很适合用于制备场发射器件。因此对其场发射特性的研究非常必要,并具有重要的现实意义。本文利用水热法制备了一维ZnO纳米线,并对其场发射特性进行了研究,主要工作如下：1.采用水热法,以氨水为原料,反应温度为95℃,在Zn片上通过控制反应物的浓度(4,7,10,15%)以及在15%溶液浓度下控制生长时间(6,12,24h)制备了结构均匀,取向性良好的一维ZnO纳米线。并利用X射线衍射(XRD),扫描电子电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品进行了分析和表征。2.以制备的一维ZnO纳米线作为阴极,经打磨抛光过的铜棒作为阳极,制成了一个二极管结构的场发射发射器,测试了样品的场发射特性。并通过测得的数据作出了场发射的J-E和F-N曲线,还测出了样品的开启电场和阈值电场以及场增强因子(β)。测试结果表明样品具有较好的场发射特性：不同反应物浓度的样品开启电场为10～17V/μm,阈值电场为17～26V/μm；而不同生长时间的样品开启电场为10～14V/μm,阈值电场为17～22V/μm,且样品的场发射稳定性较好。且通过实验可得,比表面积高,长径比大,纳米线直径较小的样品场发射特性较好。3.分析了样品场发射特性的影响因素。一维ZnO纳米线场发射主要受材料的场屏蔽效应和几何形貌有关。并通过场增强因子的理论公式β0=1/kr可得样品的半径越小,场增强因子越大,这与实验的结论一致。

一维ZnO半导体纳米线的制备与场发射特性研究

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