阳极氧化法可控制备硫化铜三维纳米结构薄膜及其场致电子发射性能研究

作     者：和茹梅 

作者单位：西北师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王成伟

授予年度：2018年

学科分类：07[理学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0702[理学-物理学] 

主      题：阳极氧化法 硫化铜纳米片 纳米带 场致电子发射 

摘      要：相较于常见的金属氧化物场发射体材料(如:氧化锌、氧化铁以及氧化铜等)多晶硫化铜作为一种窄带隙(1.1-2.74 eV),电子传输特性较好的半导体材料,拥有较低的功函数。应该是一类很有前途的场发射体候选材料。当然,场发射体的形貌结构对场致电子发射亦至关重要。基于这两点想法,本学位论文依据场致电子发射基础理论,在前人相关工作的基础之上,以“阳极氧化法可控制备硫化铜三维纳米结构薄膜及其场致电子发射性能为题,系统总结了作者攻读硕士学位期间的研究工作。本论文尝试采用阳极氧化法,设计、制备有利于增强场致电子发射的多晶硫化铜三维纳米结构薄膜,并分别研究了阳极氧化时间与阳极氧化电流对其形貌结构调控及场发射性能的影响。本论文着重述及以下两个方面的研究内容和结果:1)探究了不同的阳极氧化时间,对硫化铜三维纳米片阵列膜形貌结构演化的调控规律,成功地一步合成益于场电子发射的三维纳米片阵列膜。选择最佳的阳极氧化时间,可使其场致电子发射特性显著改善,开启电场由11.84 V/μm降低至2.84 V/μm。分析认为,最佳的氧化时间制备的纳米片拥有较为锐利的边缘,分布均一,发射位点分布适宜。其场发射性能增强的原因为随着阳极氧化时间的调节,硫化铜三维纳米片形貌发生显著变化,使得场发射的发射为电密度,局域场随着氧化时间的调整得以优化。2)探究了阳极氧化电流,对硫化铜三维纳米结构形貌演化的调控规律,成功地一步制备出硫化铜三维纳米片/纳米带复合结构薄膜。选择最佳的阳极氧化电流,可使硫化铜纳米片/纳米带复合结构的开启场由9.77 V/μm降低至1.90V/μm。相较于三维纳米片结构,三维纳米片/纳米带复合结构发射位点密度更大且受场屏蔽效应的影响较小。本文的研究结果表明,这种新颖的硫化铜三维纳米结构薄膜的场致电子发射开启电场较低,电流密度较大,热稳定性好,在真空微纳米电子器件领域有良好的应用前景。