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近年来备受关注的低维半导体纳米结构,由于其优异的电子发射性能,在显示器、X射线管、电子发射枪等真空电子领域,具有诱人的潜在应用前景。然而真正推动其工业应用,仍面临诸多挑战。其中,如何大幅度降低低维纳米结构阴极材料的开启电场,获得具有综合优异电子发射能力的场发射阴极材料,是该领域面临的主要困难和挑战之一。
我们之前的研究(J.Mater.Chem.C,2016,4: 1363-1368)证实:在SiC纳米线表面修饰均匀、非致密的Au纳米颗粒,能大幅增加纳米线的电子发射点,提高其电子发射性能,实现纳米线开启电场(Eto)的显著降低。
然而,在场电子发射过程中,相邻发射点及逸出电子之间在一定程度上互相影响,称之为“screening effect”,降低纳米线阴极的场发射性能。因此,增加电子发射点密度应以减弱或消除screening effect为前提下的有效增加。
最近,我们基于之前的研究基础,通过有效调控Au纳米颗粒的表面修饰密度,澄清颗粒密度与screening effect之间的协同关系,最终在有效规避scrrening effect的同时,实现有效发射点密度的最大化,得到具有综合优异场发射性能的SiC阴极材料。
具有不同Au纳米颗粒表面修饰密度的SiC纳米线场发射性能(S0,S5,S15和S30代表Au修饰密度逐渐增大)。
相关研究成果,以本人为共同第一作者,清华大学谢志鹏教授和宁波工程学院杨为佑研究员为通讯作者,发表在国际知名期刊Appl.Phys.Lett.上。
论文链接:http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/109/8/10.1063/1.4961585
以上研究得到国家自然科学基金(51372122,51372123,51572133)、中国博士后科学基金(面上一等资助,2015M580529)和宁波市自然科学基金(2016A610103)等项目的资助。
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GMT+8, 2024-10-15 05:03
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