图形化氧化锌阵列的制备及其场发射性能研究

为了减小场发射的屏蔽效应,采用图形化技术对氧化锌(ZnO)纳米枝阵列进行调控,并研究图形化ZnO枝阵列的性能。首先采用光刻法在ITO导电玻璃上制备图形化ZnO种子层,再用电沉积法在图形化种子层上生长ZnO纳米枝阵列。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)研究所制备的图形化ZnO阵列形貌、结构等,并测试其场发射性能。研究结果表明,制备的图形化ZnO纳米枝是圆阵列,直径为330μm左右,纳米ZnO主干平均直径为400~500nm,发现主干上有一些精细的类似锥状的纳米量级微细枝结构,并且具有良好的场发射性能,开启场强为2.15V/μm,场增强因子为16 109。该图形化生长ZnO阵列阴极的方法是一种能较好改善材料场发射性能的方法,在场发射应用领域表现出较好的前景。     

二氧化锡纳米梭阵列的合成与场发射特性研究

利用热蒸发法在硅衬底上合成了二氧化锡纳米梭阵列,并研究其场致电子发射特性。研究结果表明,所合成的二氧化锡纳米梭是一种新型的纳米结构,可以通过反应时间的不同得到不同密度的二氧化锡纳米梭阵列,从而实现可控生长。在研究场致电子发射方面,我们发现所合成的二氧化锡纳米梭阵列有优良的场发射性能,开启电场为1.4V/μm,对应的发射电流密度为10μA/cm2;当电场强度为7.4V/μm时,发射电流密度高达2.48mA/cm2。这是由于二氧化锡纳米梭结构有很小的尖端曲率半径以及所测量样品中二氧化锡纳米梭阵列分布比较均匀造成的。测量结果发现在F-N曲线上呈现两个线性段,我们认为这是由于在不同的电场下,发射电流由不同高度的梭形结构引起的,不同高度的梭形结构由于长径比不同因而具有不同的场增强因子,从而导致在F-N曲线上表现为两个线性段。     

四针状纳米ZnO在场致发射显示器的应用研究

以高温气相氧化法制备的四针状纳米ZnO作为场致发射材料,采用浆料印刷和烧结的方法将其制备成场致发射阴极基板.将阴极板和荧光屏封装成5×25.4 mm二极结构的场致发射显示器,进行了场致发射特性实验,实现了稳定的场致电子发射及简单字符显示.该二极结构ZnO-FED的开启场强为1.5 V/μm,当场强为5.3 V/μm时,发射电流密度可达5.11 μA/cm2.通过实验测定场增强因子约为6 772,表现出了好的场致电子发射性能.实验结果表明了四针状纳米ZnO纳米材料是一种很好的场致发射阴极材料.     

籽晶层退火温度对ZnO纳米棒形貌及发光特性的影响

以不同退火温度处理后的ZnO籽晶层为基底,采用水热法生长了ZnO纳米棒阵列。对制备得到的ZnO纳米棒阵列的形貌、结构以及发光特性进行了表征,分析了籽晶层的退火温度对ZnO纳米棒阵列的形貌及发光性质的影响,发现通过调节籽晶层的退火温度,可以控制ZnO纳米棒的大小及密度,并发现在经400℃退火后的籽晶层上生长的ZnO纳米棒阵列形貌最佳,发光性能最优。     

籽晶层热处理温度对ZnO纳米棒阵列性能的影响

以不同热处理温度下制备的ZnO籽晶层为基底,采用水热法生长ZnO纳米棒阵列,对制备得到的ZnO纳米棒阵列的相结构和微观形貌以及发光特性进行了表征,分析了籽晶层热处理温度对ZnO纳米棒阵列性能的影响机理,发现在籽晶层热处理温度为450℃时,生长得到的ZnO纳米棒阵列空间取向最优,发光性能最好。     

图形化氧化锌纳米线的合成和场发射性能研究

通过简单的热蒸发在ITO电极上合成图形化氧化锌纳米线,利用SEM,XRD,EDX和PL光谱分析氧化锌纳米线的表面形貌、微观结构和光学特性,并测试其场发射性能。SEM表明,ZnO纳米线的直径约为100-200nm,长度大于5um,且均匀长在ITO电极表面。场发射测试表明,图形化ZnO纳米线的开启电场和阈值电场分别为1.6 V/m和4.92 V/m,在电场强度为5.38 V/m时发射电流高达 2.26 mA/cm2,经4.5h场发射测试后发射电流的浮动低于5%。低的开启电场、高的发射电流和好的稳定性表明图形化氧化锌纳米线是一种应用前景广阔的场发射材料。     

ZnO纳米棒的图形化生长及其场发射特性

介绍了用氢离子注入技术和阳极腐蚀方法在硼掺杂p-(100)型硅晶片上制备图形化的纳米硅(SiNC)薄膜工艺，并在这种图形化衬底上成功生长了图形化的ZnO纳米棒. 场发射测试表明制备的ZnO纳米棒具有良好的场发射性能，即具有较低的开启电场和阈值电场，较高的发射点密度.     

ZnO纳米棒薄膜光学性能的系统研究

采用简化的种子层制备工艺在ITO基底上制备了ZnO种子层,并使用化学溶液沉积法制备了高度取向的ZnO纳米棒阵列。采用XRD和SEM对ZnO纳米棒的结构和形貌进行表征,并对样品的光学性能进行了测试。测试结果表明,所制备的ZnO纳米棒为c轴择优取向的六角纤锌矿结构,直径为66~122nm可控,且排列紧密,形貌规整。光学性能测试结果表明,吸收光谱在375nm附近表现出强烈的紫外吸收边是由于禁带边吸收引起的;反射光谱具有一定的周期振荡性,可用于薄膜厚度的估算;光致发光谱在378nm附近有很强的紫外发射峰;增大生长液浓度和高温退火可降低缺陷发光,改善结晶质量。     

ZAO基底水热法制备ZnO纳米阵列及其形貌特征

采用水热法,在ZAO透明导电薄膜衬底上制备了不同形貌的ZnO纳米阵列.用SEM、紫外可见光分光光度计、四探针测试仪等测试手段对ZnO纳米阵列的形貌结构和物理特性进行了表征和测试.结果表明,不添加任何催化剂,0.075 M的乙酸锌水溶液中,90℃水温时可生长出形状规则的氧化锌纳米棒;相同的温度下,等摩尔浓度(0.05 M)的乙酸锌和六亚甲基四胺水溶液中,可生长出氧化锌纳米片阵列.光电性能测试表明所制备的ZAO/氧化锌纳米阵列具有良好的光透过性和导电性.     

水热法制备氧化锌纳米棒

以Zn(NO3)2·6H2O,Zn,CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)和N2 H4·H2O等为原料,采用水热法和改进的水热法,在180℃制备了氧化锌(ZnO)纳米棒束及纳米棒阵列薄膜.用XRD,SEM,FE-SEM及HR-TEM对样品进行了表征.具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米棒直径在40～80nm左右.以负离子配位多面体生长基元理论讨论了ZnO晶体的生长过程及反应条件对ZnO形貌的影响.样品光致发光谱测试结果表明,纳米棒束、阵列具有强的紫紫外光发射峰和不同强度的蓝绿光发射峰.     

Influence of morphologies on the field emission performance of oriented ZnO nano-arrays

Different morphologies of comb-like ZnO and oriented ZnO nano-arrays such as ZnO nanoneedles and ZnO nanorods were synthesized by using flexible thermal evaporation method via simply adjusting the temperature and oxygen content.The ZnO nanorods arrays have the lowest turn-on field,highest current density and the largest emission efficiency owning to its good contact with the substrate and relatively weaker field screening effects. The experiments show that the morphologies and orientation of one-dimensional(1D) ZnO nanomaterials have considerable effects on the turn-on field and the emission current density,and the nanoarray also contributes to electrons emission.The results could be valuable for the application of ZnO nanorod arrays as cathode materials in field emission based devices.     

锌衬底上直接生长密度可调的氧化锌纳米棒阵列和场发射特性

在锌衬底上制备了取向生长、形貌各异、不同密度的氧化锌纳米棒阵列.研究发现,氧化锌纳米棒在温度低于70℃、适量的碱性溶液、大气压下能够在锌衬底上大规模制备,并且氧化锌纳米棒的直径,在锌衬底上的密度和形貌完全依赖于氢氧化钠和硝酸锌的浓度.场发射测试表明:氧化锌纳米棒阵列开启电场较低(电流密度达1μA/cm2时场强仅为3.8 V/μm),显示了氧化锌纳米棒阵列在场发射方面的潜在应用.     

Field Emission From Hydrothermally Grown ZnO Nanoinjectors

An injector-like nanostructure of ZnO fabricated by hydrothermal method was tested for field emission (FE) properties. The turn-on field of 3.8 V/mum was obtained at a current density of 0.1 muA/cm². Above the turn-on field, the emission current density quickly raised up to 1 mA/cm² at about 12.8 V/mum. The field enhancement factor beta was estimated to be 2556 and 1226 in the low and high field regions, respectively. The two-slope FE behavior was attributed to the adsorbates and defects which were introduced in the fabrication process in aqueous solution at low temperature. The good FE properties of the ZnO nanoinjectors indicate that they are applicable as low-cost and low-temperature cathode materials for FE-based devices.     

ZnO纳米棒阵列提高发光二极管光抽取效率的研究

为了提高大功率LED的光抽取效率,采用溶胶-凝胶法、水热生长法的两步生长工艺在大功率红光发光二极管(LEDs)表面制作ZnO纳米棒阵列结构进行研究.利用ZnO纳米棒形成的光波导,ZnO纳米棒侧面为辅助出光面,提高了LED芯片的光输出效率.测试表明,所生长的ZnO纳米棒分布密度均匀,形貌一致;与未制作ZnO纳米棒前相比较...     

热氧化法制备ZnO纳米棒及其结构表征

在无催化剂条件下,采用热蒸发Zn源,以N2为载气体,在SiO2衬底上反应沉积制备出单晶氧化锌纳米棒。XRD研究表明纳米棒为结晶完好的纤锌矿结构,并且为非定向生长,非定向生长的氧化锌纳米棒减弱了棒之间的屏蔽效应,表现出较好的场发射效果,为未来场发射电子器件的实际应用提供了可靠依据。     

ZnO纳米线的快速生长机理及其场发射性能研究

为了快速制备具有优良场发射性能的ZnO纳米线,对ZnO纳米线的生长机理及场发射性能进行研究。首先采用优化的两步法制备出高长径比的ZnO纳米线,其次采用SEM对ZnO的微观形貌进行表征,然后,在分析形貌特点的基础上,说明了强碱体系下ZnO纳米线薄膜的快速生长机理。最后,对典型样品的场发射性能进行了测试。测试果表明,优化后的两步法,只需3h即可获得直径为40~50nm,长度为2.2~2.7μm,长径比高达54的纳米线。薄膜的开启电场为3.6V/μm,阈值场强为9.1V/um,场增强因子β高达3 391。研究表明,高pH值溶液可以加快ZnO纳米线沿C轴方向的择优生长,获得高长径比的ZnO纳米线,进而获得优良的场发射性能。     

ZnO Nanorod Arrays as Electron Injection Layers for Efficient Organic Light Emitting Diodes

Nanostructured oxide arrays have received significant attention as charge injection and collection electrodes in numerous optoelectronic devices. Zinc oxide (ZnO) nanorods have received particular interest owing to the ease of fabrication using scalable, solution processes with a high degree of control of rod dimension and density. Here, vertical ZnO nanorods as electron injection layers in organic light emitting diodes are implemented for display and lighting purposes. Implementing nanorods into devices with an emissive polymer, poly(9,9‐dioctyluorene‐alt‐benzothiadiazole) (F8BT) and poly(9,9‐di‐n‐octylfluorene‐alt‐N‐(4‐butylphenyl)dipheny‐lamine) (TFB) as an electron blocking layer, brightness and efficiencies up to 8602 cd m^?2 and 1.66 cd A^?1 are achieved. Simple solution processing methodologies combined with postdeposition thermal processing are highlighted to achieve complete wetting of the nanorod arrays with the emissive polymer. The introduction of TFB to minimize charge leakage and nonradiative exciton decay results in dramatic increases to device yields and provides an insight into the operating mechanism of these devices. It is demonstrated that the detected emission originates from within the polymer layers with no evidence of ZnO band edge or defect emission. The work represents a significant development for the ongoing implementation of ZnO nanorod arrays into efficient light emitting devices.     

The preparation of oxygen-deficient ZnO nanorod arrays and their enhanced field emission

Vertical and uniform zinc oxide (ZnO) nanorod arrays (NRAs) with sharp tips were fabricated on Zn substrate by a straightforward hydrothermal method without the assistance of seed layer, template or surfactant. Whereafter, the as-synthesized ZnO NRAs were successfully doped with oxygen vacancies by sodium borohydride (NaBH₄) solution reduction, aiming to generate donor energy levels below the conduction band. More importantly, the doped concentration of oxygen vacancies could be effectively controlled by adjusting the reduction temperature, and we have ultimately achieved the purpose of controllable tailoring the energy band structure of ZnO NRAs. As with design, the oxygen-deficient ZnO NRAs present a lower turn-on field of 0.67 V/μm, higher field enhancement factor of 64601 and better field emission stability. Such excellent FE performance of the as-prepared emitter should originate from the optimization of geometry, the efficient electron transport, as well as the decreased work function.