SiC/SiO2核壳结构纳米线制备及光学性质研究

采用简单的气固反应,在Si衬底上成功制备了SiC一维纳米材料。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线电子能谱(EDX)、X射线衍射谱(XRD)和光致发光谱(PL)等手段研究了材料的表面形貌、结构组成和光学性质。研究结果表明,制备的纳米材料为SiC/SiO2核壳结构纳米线,在室温时发射中心波长分别为380nm和505nm的紫外峰和绿光带。经分析认为,波长380nm的紫外峰来源于SiO2中的O空位缺陷;而中心波长505nm的绿光带则来源于受量子尺寸效应影响并包覆了SiO2外壳的SiC内核。     

SiC纳米颗粒的制备与发光特性研究

采用热化学气相沉积的方法首先合成了SiC纳米颗粒。接着,用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱、X射线电子能谱和X射线衍射谱等表征了材料的结构和组成。最后,利用光致发光谱和光致发光谱微区成像系统研究了材料的光学性质。实验结果表明,制备的纳米材料的尺寸约为70～90 nm;发光带由中心波长分别为530和542 nm的绿光发光峰组成,分析认为分别来自于SiC材料本身和表面缺陷;在相同的激发光强度下,材料最大发光强度相对于相同条件下合成的体材料提高5倍左右。制备的SiC纳米材料在绿光光电子器件领域有着潜在的应用价值。     

Experimental simulation of spin-1 states by second-order type-II parametric down-conversion

In this paper, by using the second-order parametric down-conversion of the nonlinear crystal, the spin-1 state is simulated by the two-photon polarization entangled modes. Through adjusting the laser pulse power density, the efficiency of second-order parametric down-conversion is enhanced. The intensity of the spin-1 state is 0.5/s. The fidelity of the state is up to F=0.891±0.002, and the contrast is C=17.3. The results provide a new method for Stern-Gerlach measurement on the spin-1 system.     

图形化的衬底电极改善碳纳米管的场发射特性

用电泳法将碳纳米管分别淀积到图形的和平面的ITO(铟锡氧化物)电极上作为场发射阴极并比较性的研究了它们的场发射特性.实验结果显示,相对于平面的衬底电极,斑条的ITO电极能够有效的改善碳纳米管的场发射特性.通过电场的数值计算,场发射特性的改善起源于斑条的ITO电极自身的表面电场增强引起了碳纳米管表面电场的两级放大.采用图形化衬底电极去制备碳纳米管阴极是改善碳纳米管场发射特性的一个简单、有效途径.     

电泳和电镀法增强碳纳米管场发射特性的研究

碳纳米管(CNT)和衬底的电学接触问题是获得高性能CNT电子器件的一个关键性的问题。本文采用电泳电镀方法制备CNT冷阴极,有效改善了CNT与衬底间接触电阻,增强了碳纳米管场发射性能。电泳电镀法制备的碳纳米管冷阴极场发射的开启电场(电流密度为10μA.cm-2时的电场)由2.95 V.μm-1降低到1.0V.μm-1,在电场为8V.μm-1时电流密度由0.224增加到0.8112mA.cm-2。在电流密度为800μA.cm-2时进行1h的场发射稳定性测试,结果表明,电泳电镀法所得CNT场发射电子源电流密度几乎不变,而且电流密度比较稳定;而只有电泳的方法获得的CNT场发射电子源电流密度波动较大,电流不稳定且呈较快的衰减趋势,1h后减少到原来的75%。采用电泳电镀方法制备CNT阴极,CNT的根部被纳米银颗粒覆盖和包裹,使CNT与衬底接触更加牢固而紧密,又由于银具有很好的导电性,从而大大减小了接触电阻,因此电泳电镀法能大大改善CNT与衬底的电学接触性能。     

热CVD法制备的碳纳米管线阵列的场发射特性

采用半导体光刻技术在硅衬底上获得图形化掩膜,然后用热化学气相淀积(T-CVD)的方法制备了图形化的碳纳米管线阵列,用扫描电镜和拉曼光谱仪对碳纳米管进行了表征.研究了图形化碳纳米管线阵列的场发射特性,并与无图形化处理的碳纳米管薄膜样品的场发射特性进行了比较.当发射电流密度达到10 μA/cm2时,无图形化处理的碳纳米管薄膜、10 μm碳纳米管线阵列以及2 μm碳纳米管线阵列样品的开启电场分别为3 V/μm、2.1 V/μm和1.7 V/μm;而当电场强度达3.67 V/μm时,相应的电流密度分别为2.57 mA/cm2、4.65 mA/cm2和7.87 mA/cm2. 实验结果表明,图形化处理后的碳纳米管作为场发射体,其场发射特性得到了明显的改善.对改善的原因进行了分析和讨论.     

新形貌二氧化硅材料的制备及光学性质研究

采用物理热蒸发二氧化硅纳米颗粒和三氯化铁催化剂混合粉末的方法,制备了两种新形貌二氧化硅材料,并用扫描电子显微镜、X射线电子能谱和光致发光等手段分别研究了合成材料的结构、组分和光学特质。研究发现,合成的材料的形貌分别为"蘑菇状"和"花朵状",材料垂直于衬底生长,且发射中心波长为510nm稳定的蓝绿光。根据得到的实验结果,分析认为材料的生长机制符合催化剂决定的顶部生长模式,催化剂的不同形貌决定形成了两种不同形貌材料,并通过研究材料生长初期的照片,证明了上述推测的正确性。本研究为合成其它新形貌纳米材料提供了一种新方法。     

电泳淀积三极管结构的碳纳米管场发射显示阴极

本研究探索了一种电泳选域组装碳纳米管发射器到正栅极结构的衬底中作为三极管结构的场发射显示阴极的工艺.在这个工艺中,悬浊液中的碳纳米管在施加于栅极电极和阴极电极的电压的作用下移向并淀积到三极管结构的衬底中.同时,这个栅极电极的正电压能够排斥悬浊的碳纳米管,使栅极电极不吸附碳纳米管.实验结果表明,碳纳米管选域组装到栅极孔洞中去,并且每一个孔洞中碳纳米管具有相同的组装密度.该工艺成本低、可实现大面积阴极的制备,是一种在制备三极管型碳纳米管场发射显示阴极中可供选择的工艺.     

碳化硅/二氧化硅核壳结构纳米线的制备及场发射特性研究

以甲烷和二氧化硅纳米球为源,铁作催化剂,成功制备了长径比达200的碳化硅/二氧化硅核壳结构一维纳米线,分析了纳米线的合成机制,并研究了纳米线的场发射特性。研究结果表明,当施加的电场为5.5V/μm时,纳米线的场发射电流密度可达0.41mA/cm2,显示出良好的场发射特性。通过分析实验结果,认为纳米线具有良好场发射特性的原因有2个:一个是核壳结构纳米线的长径比比较大;另一个是核壳结构纳米线表面包覆的低电子亲和势的二氧化硅薄层抑制了表面缺陷发射。