氧化鋅納米纖維的制備及場發(fā)射性質(zhì)研究.pdf

1、場致電子發(fā)射在平板顯示器以及其它真空電子器件中具有巨大的應(yīng)用前景。多年來科學(xué)家們一直在尋求具有良好發(fā)射性能的材料，這種材料應(yīng)該具有低的開啟電場、高的發(fā)射電流密度及良好的電流穩(wěn)定性。碳基材料如金剛石、類金剛石(DLC)、碳納米管(CNTs)等都具有良好的場發(fā)射性能，尤其是CNTs具有非常低的開啟電壓和非常高的發(fā)射電流密度。但碳基材料發(fā)射電流的不穩(wěn)定成為限制其應(yīng)用的主要問題，因而人們開始研究寬帶隙氧化物半導(dǎo)體材料，尤其是具有一維納米結(jié)構(gòu)的纖

2、維狀材料。此類材料不僅具有與CNTs相類似的低開啟電場、高發(fā)射電流密度等特點(diǎn)，而且具有良好的化學(xué)與熱穩(wěn)定性，能夠穩(wěn)定的發(fā)射電流。 氧化鋅(ZnO)作為一種重要的Ⅱ-Ⅵ族氧化物寬帶隙半導(dǎo)體材料，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，在短波光電器件和場發(fā)射顯示器方面有著潛在的應(yīng)用前景。一維納米結(jié)構(gòu)的ZnO材料具有許多特殊的性能，特別是具有優(yōu)異的場發(fā)射特性。對ZnO一維納米結(jié)構(gòu)的制備、性能、生長機(jī)理及應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)的研究不論在基礎(chǔ)研究還是實(shí)際

3、應(yīng)用方面都具有重要的意義。 本文利用電紡絲方法制備了ZnO一維納米纖維，并研究了其場發(fā)射特性，主要內(nèi)容如下： 1.以聚乙烯醇(PVA Mw=89，000～98，000)和醋酸鋅作為前驅(qū)溶液配制溶膠-凝膠，采用靜電紡絲技術(shù)，制備了一維ZnO納米纖維，系統(tǒng)地研究了材料制備過程中各種因素對纖維形貌、尺寸、結(jié)構(gòu)以及均勻度等特性的影響，發(fā)現(xiàn)醋酸鋅的質(zhì)量、PVA的濃度、溶劑的含量以及退火溫度是影響纖維特性的主要因素。 2.采

4、用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、拉曼光譜(Raman)、場致電子發(fā)射(FE)等分析手段對樣品進(jìn)行了表征與測試。結(jié)果表明，經(jīng)過對各種濃度配比的PVA/Zn(CH3COO)2.2H2O雜化纖維進(jìn)行熱處理，得到了純凈的單組分的ZnO納米纖維或納米結(jié)構(gòu)，纖維分布均勻，直徑為50-200nm，并且均為纖鋅礦相。 3.對不同條件下制備的納米ZnO材料進(jìn)行場發(fā)射測試，結(jié)果表明：纖維結(jié)構(gòu)的樣品，其開啟電場在5.1-12.3V/