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电化学方法制备ZnO纳米颗粒掺杂类金刚石薄膜及其场发射性能研究

张培增 李瑞山 谢二庆 杨华 王璇 王涛 冯有才

电化学方法制备ZnO纳米颗粒掺杂类金刚石薄膜及其场发射性能研究

张培增, 李瑞山, 谢二庆, 杨华, 王璇, 王涛, 冯有才
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  • 采用液相电化学沉积技术制备了ZnO纳米颗粒掺杂的类金刚石(DLC)薄膜, 研究了ZnO纳米颗粒掺杂对DLC薄膜场发射性能的影响. 利用X射线光电子能谱、透射电子显微镜、Raman光谱以及原子力显微镜分别对薄膜的化学组成、微观结构和表面形貌进行了表征. 结果表明: 薄膜中的ZnO纳米颗粒具有纤锌矿结构, 其含量随着电解液中Zn源的增加而增加. ZnO纳米颗粒掺杂增强了DLC薄膜的石墨化和表面粗糙度. 场发射测试表明, ZnO纳米颗粒掺杂能提高DLC薄膜的场发射性能, 其中Zn与Zn+C的原子比为10.3%的样品在外加电场强度为20.7 V/m时电流密度达到了1 mA/cm2. 薄膜场发射性能的提高归因于ZnO掺杂引起的表面粗糙度和DLC薄膜石墨化程度的增加.
    • 基金项目: 兰州理工大学博士科研基金(批准号: BS10200904)和教育部科学技术研究计划重点项目(批准号: 211188)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-06-01
  • 修回日期:  2012-04-28
  • 刊出日期:  2012-04-20

电化学方法制备ZnO纳米颗粒掺杂类金刚石薄膜及其场发射性能研究

  • 1. 兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室, 兰州 730000;
  • 2. 兰州理工大学理学院, 兰州 730050;
  • 3. 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室, 兰州 730050;
  • 4. 西北师范大学物理与电子工程学院, 兰州 730070
    基金项目: 

    兰州理工大学博士科研基金(批准号: BS10200904)和教育部科学技术研究计划重点项目(批准号: 211188)资助的课题.

摘要: 采用液相电化学沉积技术制备了ZnO纳米颗粒掺杂的类金刚石(DLC)薄膜, 研究了ZnO纳米颗粒掺杂对DLC薄膜场发射性能的影响. 利用X射线光电子能谱、透射电子显微镜、Raman光谱以及原子力显微镜分别对薄膜的化学组成、微观结构和表面形貌进行了表征. 结果表明: 薄膜中的ZnO纳米颗粒具有纤锌矿结构, 其含量随着电解液中Zn源的增加而增加. ZnO纳米颗粒掺杂增强了DLC薄膜的石墨化和表面粗糙度. 场发射测试表明, ZnO纳米颗粒掺杂能提高DLC薄膜的场发射性能, 其中Zn与Zn+C的原子比为10.3%的样品在外加电场强度为20.7 V/m时电流密度达到了1 mA/cm2. 薄膜场发射性能的提高归因于ZnO掺杂引起的表面粗糙度和DLC薄膜石墨化程度的增加.

English Abstract

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