TiN-,x-緩沖層的制備及對一維SiC納米材料場發(fā)射的影響.pdf

1、TiN因具有高強度、高硬度、高熔點、高化學穩(wěn)定性、耐磨損、良好的導熱性等一系列優(yōu)點以及在增強材料的光致發(fā)光、改變半導體的帶寬等方面的應用而成為目前廣泛研究的材料之一。一維SiC納米材料因其具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性、高的熱導率、高的臨界擊穿場強、較低的功函數(shù)和優(yōu)異的力學性質(zhì)，成為場發(fā)射陰極材料的首選材料之一，是國內(nèi)外研究熱點。本文以TiNx薄膜為緩沖層，通過制備條件的改變，研究其對一維SiC納米材料場發(fā)射性能的影響。
　　

2、在論文工作中，進行了以下幾個方面的研究：
　　 (1)研究了不同工藝參數(shù)對TiNx薄膜的微結構及性能的影響。結果發(fā)現(xiàn)：隨著濺射功率的不斷增大，TiNx薄膜的晶粒尺寸先下降后增加，厚度先增厚后減薄，薄膜中N/Ti原子比和電阻率不斷下降，而高于一定濺射功率，電阻率趨于某一定值；隨著濺射壓強的不斷增加，薄膜厚度越來越小，取向由(111)晶面轉變?yōu)?200)晶面生長，N/Ti原子比逐漸升高，電阻率隨之升高；隨著襯底溫度的升高，薄膜的取向

3、由(200)晶面轉向(111)晶面，柱晶的直徑先增大后減小，N/Ti原子比呈升高趨勢，而電阻率呈下降趨勢。總之，襯底溫度對成分和電阻率的影響是相反的，而濺射功率和濺射壓強對這兩方面的影響是一致的。
　　 (2)研究了制備條件對一維SiC納米材料生長的影響。結果發(fā)現(xiàn)：Ni催化劑顆粒大小決定CNTs的直徑，納米管的定向生長是襯底表面的電場誘導所致，其中自偏壓對CNTs的生長起著至關重要的作用。相同制備條件下，不同微結構的TiNx薄膜

4、表面生長的CNTs直徑均大約為70nm，長度為1μm，表面形貌基本一致。濺射Si及高溫退火后得到了具有一定陣列性的一維SiC納米材料，隨后的XPS分析表明，材料中存在較強Si-C鍵合，XRD物相分析表明，得到的是SiC，說明用模板法可以制備得到一維SiC納米材料。通過SEM觀察發(fā)現(xiàn)，在SiO2緩沖層上生長的一維SiC納米材料較TiNx緩沖層上生長的疏松，但陣列性更好。
　　 (3)研究了TiNx緩沖層對一維SiC納米材料場發(fā)射性

5、能的影響。結果發(fā)現(xiàn)：TiNx緩沖層制備條件的不同對一維SiC納米材料場發(fā)射性能有顯著的影響，襯底溫度越低，獲得的TiNx薄膜中N/Ti原子比越低，其上生長的一維SiC納米材料的場發(fā)射性能越強。襯底溫度為100℃時，發(fā)射性能最強，開啟場強為9.0V/μm，在12.3V/μm時發(fā)射電流密度達到10mA/cm2。而SiO2上的生長的一維SiC納米材料開啟電場達到17.8 V/μm，在21.6V/μm時發(fā)射電流密度達到10mA/cm2。與SiO