鎢微-納米線陣列的制備及其場發(fā)射性能的研究.pdf

1、金屬(如W、Mo、Ta等)是研究最早,也是目前使用最廣的場發(fā)射陰極材料,此類材料的發(fā)射機(jī)理比較清楚,制備工藝也比較成熟。雖具備易加工、發(fā)射電流大的優(yōu)點(diǎn),但因功函數(shù)大,為有效增強(qiáng)驅(qū)動電場不得不將陰極制造成微尖陣列式結(jié)構(gòu),這要求使用技術(shù)難度大的大面積微尖制備工藝,或者制備其一維納米材料。
　　 金屬鎢作為最為廣泛的電子發(fā)射材料,其一維納米結(jié)構(gòu)的合成和場電子發(fā)射性能的研究成為人們廣泛關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)。由于金屬鎢的超高熔點(diǎn)和超低蒸汽壓,其

2、準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)很難用傳統(tǒng)制備方法獲得。目前,一些制備金屬鎢納米線的方法,反應(yīng)條件苛刻,工藝繁雜,不易控制,難以實(shí)現(xiàn)納米線的較大批量制備。本論文在相對較低的溫度下,采用無催化劑輔助的氣相方法成功地合成了直徑均勻的金屬鎢單晶微/納米線陣列,并研究了其場發(fā)射性能。
　　 (1)研究了無催化劑、無模板輔助的氣相傳輸方法,在相對較低的900～1000℃下(相對于難熔金屬鎢的熔點(diǎn)和目前鎢微/納米線的高溫合成方法)成功地合成出金屬鎢微/納米線

3、及其陣列。合成的鎢微/納米線具有納米尺度的錐尖(＜50nm)和大的長徑比(＞100)。
　　 (2)研究了生長條件(溫度、時(shí)間、水合氧化鎢過飽和度等)對鎢微/納米線生長的影響,并對鎢微/納米線的生長機(jī)理做了分析,這種方法制備的鎢微/納米線的生長機(jī)制符合V-S機(jī)制。
　　 (3)本實(shí)驗(yàn)制備的單晶鎢微/納米線具有優(yōu)異的場發(fā)射性能,其F-N曲線具有很好的線性關(guān)系,符合Fowler-Nordheim理論。
　　 (4)本