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al掺杂zno纳米线制备及其场发射性能分析word格式论文
独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名:日期:年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定)作者签名:导师签名:日期:年月日摘要场致发射显示器(FED)是一种新型的平板显示器件,具有功耗低、高亮度、高分辨率、工作环境适应性好等优点。场发射阴极材料(FEA)是FED技术研究的重点,其场发射性能直接决定了FED的性能。一维ZnO材料由于其阵列制备成本低,并且有很大的长径比和纳米量级的曲率半径,是一种得到广泛研究的场发射阴极材料。但因本征ZnO导电能力较差,制约了其场发射性能,因此本课题以提高ZnO纳米阵列的场发射能力为研究目标,在合理控制ZnO纳米阵列的密度、尖端形貌的同时对ZnO进行Al 掺杂,增强ZnO 纳米阵列的导电能力,提高ZnO 纳米阵列的场发射电流密度,满足FED对阴极材料发射能力的要求。本课题通过水热法在硅基片成功制备出Al 掺杂ZnO纳米线阵列,并研究其场发射性能,主要研究内容和结果如下:1.利用磁控溅射制备ZnO籽晶层,得出ZnO薄膜的沉积速率为18nm/min,薄膜厚度均匀性较佳,并获得了最佳的磁控溅射工艺参数。2.采用水热反应法制备无掺杂ZnO纳米线,得到最佳的水热反应工艺参数为:溶液浓度0.025M,生长时间4 小时,溅射时间30~45s。3.利用晶种生长法制备出直径尺寸小于50nm的ZnO纳米阵列,进行场发射性能测试,得到其开启电场为5.2V/μm,最大电流密度为243μA/cm2。4.不同溶液浓度制备的ZnO纳米线场发射性能测试表明,高浓度虽然可以增加有效场发射面积,但这种面积的增加不足以抵消场屏蔽效应带来的性能下降,浓度越高的样品场发射性能越差。5.通过水热法成功制备出Al 掺杂ZnO纳米线,纳米线沿c 轴(002)晶向择优取向生长,平均直径为50nm。对Al掺杂ZnO纳米线进行场发射性能测试,得到Al掺杂浓度为4at%时纳米线的场发射性能最好,最大电流密度为4.7mA/cm2,满足小尺寸FED的需求,开启电场为0.65V/μm,阈值电场为6.7V/μm,场增强因子是1834。研究表明,Al掺杂可以有效提高ZnO纳米阵列的场发射性能,这为拓展一维ZnO纳米阵列在FED 领域的应用提供了新的途径。关键字:场致发射,Al 掺杂ZnO,纳米线阵列,场发射性能,水热法IABSTRACTFieldemissiondisplay(FED)isanovelflatpaneldisplaydevice.Ithasthe advantagesoflowpowerconsumption,highbrightness,highresolutionandgood environmentadaptability.Fieldemissioncathodearray(FEA)isthefocusofFED technology.TheperformanceofFEDisdirectlydeterminedbythefieldemission properties ofFEA.AsaFEAmaterial,one-dimensionalZnOnanomaterialiswidelyresearched becauseofitslowpreparationcost,thelargelength/radiusratioandtheradiusof curvatureofthenanometerlevel.However,theconductivityoftheintrinsicZnOislow, whichlimitsthefieldemissionpropertiesofZnO.Sothisissueaimstoimprovethe field emission propertiesofZnO nanowire arrays.ZnOis dopedby Al under the reasonablecontrolofthedensityofZnOnanowirearraysandthemorphologyofthetip ofZnOnanowires,toenhancethe
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