合成温度对Ce掺杂SiC纳米线的制备及场发射性能的影响研究

李镇江; 李伟东

doi:10.7498/aps.62.097902

摘要

本文利用化学气相反应(CVR)法, 系统研究了不同温度对Ce掺杂的SiC纳米线及其场发射性能的影响规律. 利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线衍射(XRD)对所得产物进行了表征, 并对其场发射性能进行了测试. 结果表明: 所得产物为具有立方结构的β-SiC晶体, 随着温度的升高, 纳米线逐渐变的弯曲, Ce的含量降低, 产物的开启电场和阈值电场先升高后降低. 当合成温度为1250 ℃, Ce的含量为0.27 at%, 产物的场发射性能最佳,开启电场和阈值电场分别为2.5 V/μm和5.2 V/μm.

关键词:

Abstract

In this paper, Ce doped-SiC nanowires were prepared by chemical vapor reaction technique at the different synthesis temperatures, and the field emission (FE) properties of the nanowires were measured. The products were characterized by scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), selected area electron diffraction (SAED) and X-ray diffraction (XRD). The results suggested that the products were β-SiC, the nanowires become bending and the content of Ce reduces with increasing temperature; the values of the turn-on and threshold field increase at first and then decrease. When the synthesis temperature is 1250 ℃, the content of Ce is 0.27 at%, the turn-on and threshold fields of the product are 2.5 V/μm and 5.2 V/μm.

Keywords:

作者及机构信息

1.
青岛科技大学机电工程学院, 青岛 266061

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51272117,51172115)和山东省科技厅项目(批准号:2012GGX10218)资助的课题.

Authors and contacts

1.
College of Electromechanical Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266061, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51272117, 51172115) and the Tackling Key Program of Science and Technology in Shandong Province, Chian (Grant No. 2012GGX10218).

参考文献

[1]	Sun H J, Liang S D 2007 Acta Phys. Sin. 57 1930 (in Chinese) [孙海军, 梁世东 2007 57 1930]
[2]	Bai X, Zhang G M, Wang M S, Zhang Z X, Yu J, Zhao X Y, Guo D Z, Xue Z Q 2009 Chin. Phys. B 18 3517
[3]	Fan Z Q, Zhang B L, Yao N, Lu Z L, Yang S E, Ma B X 2003 Chin. Phys. Lett. 20 1991
[4]	Zhang A X, Cai K F 2006 Mate. Rev. 20 106 (in Chinese) [张爱霞, 蔡克峰 2006 材料导报 20 106]
[5]	Amoros P, Beltran D, Guillem C, Latorre J 2002 Chem. Mater. 14 1585
[6]	Wu R B, Pan Y, Yang G Y 2007 J. Phys. Chem. C 111 6233
[7]	Wong K W, Zhou X T, Au Fredek C K, Lai H L, Lee C S, Lee S T 1999 Appl. Phys. Lett 75 2918
[8]	Pan Z W, Lai H L, Au Frederick C K, Duan X F, Zhou W Y, Shi W S, Wang N, Lee C S, Wong N B, Lee S T 2000 Advanced Material 12 1186
[9]	Zhou J Y, Chen Z Y, Xu X B, Zhou M, Ma Z W, Zhao J G, Li R S, Xie E Q 2010 Journal of the American Ceramic Society 93 488
[10]	Ryua Y H, Parka B T, Song Y H, Yong K J 2004 Journal of Crystal Growth 271 99
[11]	Yang G Z, Cui H, Sun Y, Gong L, Chen J, Jiang D, Wang C X 2009 J. Phys. Chem. C 113 15969
[12]	Meng A L, Ren W P, Li Z J, Zhang M, Sun S B 2010 Journal of Functional Materials 365 (in Chinese) [孟阿兰, 任维鹏, 李镇江, 张猛, 孙士斌 2010 功能材料 365]
[13]	Li Z J, Ren W P, Meng A L 2010 Appl. Phys. Lett. 97 263117
[14]	Li Z J, Gao W D, Meng A L, Geng Z D, Wan L B 2008 J. Crys. Growth 310 4401
[15]	Ennen H, Schneider J, Pomrenke G, Axmann A 1983 Appl. Phys. Lett. 43 943
[16]	Liao G J, Yan S F, Ba D C 2008 Acta Phys. Sin. 57 7327 (in Chinese) [廖国进, 闫绍峰, 巴德纯 2008 57 7327]
[17]	Chen L, Li J H, Ge M F 2009 J. Phys. Chem. C 113 21177
[18]	Li Z J, Wan L B, Meng A L, Gao W D 2008 Development and Application of Materials 23 46 (in Chinese) [李镇江, 万里冰, 孟阿兰, 高卫东 2008 材料开发与应用 23 46]

施引文献

[1]	Sun H J, Liang S D 2007 Acta Phys. Sin. 57 1930 (in Chinese) [孙海军, 梁世东 2007 57 1930]
[2]	Bai X, Zhang G M, Wang M S, Zhang Z X, Yu J, Zhao X Y, Guo D Z, Xue Z Q 2009 Chin. Phys. B 18 3517
[3]	Fan Z Q, Zhang B L, Yao N, Lu Z L, Yang S E, Ma B X 2003 Chin. Phys. Lett. 20 1991
[4]	Zhang A X, Cai K F 2006 Mate. Rev. 20 106 (in Chinese) [张爱霞, 蔡克峰 2006 材料导报 20 106]
[5]	Amoros P, Beltran D, Guillem C, Latorre J 2002 Chem. Mater. 14 1585
[6]	Wu R B, Pan Y, Yang G Y 2007 J. Phys. Chem. C 111 6233
[7]	Wong K W, Zhou X T, Au Fredek C K, Lai H L, Lee C S, Lee S T 1999 Appl. Phys. Lett 75 2918
[8]	Pan Z W, Lai H L, Au Frederick C K, Duan X F, Zhou W Y, Shi W S, Wang N, Lee C S, Wong N B, Lee S T 2000 Advanced Material 12 1186
[9]	Zhou J Y, Chen Z Y, Xu X B, Zhou M, Ma Z W, Zhao J G, Li R S, Xie E Q 2010 Journal of the American Ceramic Society 93 488
[10]	Ryua Y H, Parka B T, Song Y H, Yong K J 2004 Journal of Crystal Growth 271 99
[11]	Yang G Z, Cui H, Sun Y, Gong L, Chen J, Jiang D, Wang C X 2009 J. Phys. Chem. C 113 15969
[12]	Meng A L, Ren W P, Li Z J, Zhang M, Sun S B 2010 Journal of Functional Materials 365 (in Chinese) [孟阿兰, 任维鹏, 李镇江, 张猛, 孙士斌 2010 功能材料 365]
[13]	Li Z J, Ren W P, Meng A L 2010 Appl. Phys. Lett. 97 263117
[14]	Li Z J, Gao W D, Meng A L, Geng Z D, Wan L B 2008 J. Crys. Growth 310 4401
[15]	Ennen H, Schneider J, Pomrenke G, Axmann A 1983 Appl. Phys. Lett. 43 943
[16]	Liao G J, Yan S F, Ba D C 2008 Acta Phys. Sin. 57 7327 (in Chinese) [廖国进, 闫绍峰, 巴德纯 2008 57 7327]
[17]	Chen L, Li J H, Ge M F 2009 J. Phys. Chem. C 113 21177
[18]	Li Z J, Wan L B, Meng A L, Gao W D 2008 Development and Application of Materials 23 46 (in Chinese) [李镇江, 万里冰, 孟阿兰, 高卫东 2008 材料开发与应用 23 46]

[1]	杨孟骐, 姬宇航, 梁琦, 王长昊, 张跃飞, 张铭, 王波, 王如志. 四方结构GaN纳米线制备、掺杂调控及其场发射性能研究. , 2020, 69(16): 167805. doi: 10.7498/aps.69.20200445
[2]	沈震, 陈程程, 王如志, 王波, 严辉. 多层纳米AlGaN薄膜制备及其场发射性能. , 2016, 65(23): 236803. doi: 10.7498/aps.65.236803
[3]	马立安, 郑永安, 魏朝晖, 胡利勤, 郭太良. 合成温度和N2/O2流量比对碳纤维衬底上生长的SnO2纳米线形貌及场发射性能影响. , 2015, 64(23): 237901. doi: 10.7498/aps.64.237901
[4]	叶芸, 陈填源, 郭太良, 蒋亚东. 磁场辅助热处理金属化碳纳米管场发射性能. , 2014, 63(8): 086802. doi: 10.7498/aps.63.086802
[5]	杨秀清, 胡亦, 张景路, 王艳秋, 裴春梅, 刘飞. AuPd纳米粒子作为催化剂制备硼纳米线及其场发射性质. , 2014, 63(4): 048102. doi: 10.7498/aps.63.048102
[6]	胡小颖, 王淑敏, 裴艳慧, 田宏伟, 朱品文. 碳纳米片-碳纳米管复合材料的一步合成及其场发射性质研究. , 2013, 62(3): 038101. doi: 10.7498/aps.62.038101
[7]	王益军, 王六定, 杨敏, 严诚, 王小冬, 席彩萍, 李昭宁. 锥顶碳纳米管的结构稳定性与场致发射性能. , 2011, 60(7): 077303. doi: 10.7498/aps.60.077303
[8]	包黎红, 张久兴, 周身林, 张宁. 悬浮区域熔炼法制备LaB6单晶体与发射性能研究. , 2011, 60(10): 106501. doi: 10.7498/aps.60.106501
[9]	王震遐, 潘强岩, 勇振中, 胡建刚, 朱志远. 掺氢、掺氮碳纳米线的合成及其焊接. , 2008, 57(3): 1818-1822. doi: 10.7498/aps.57.1818
[10]	秦玉香, 胡明. 钛碳化物改性碳纳米管的场发射性能. , 2008, 57(6): 3698-3702. doi: 10.7498/aps.57.3698
[11]	郑新亮, 李广山, 钟寿仙, 田进寿, 李振红, 任兆玉. 激光烧蚀对碳纳米管薄膜场发射性能的影响. , 2008, 57(12): 7912-7918. doi: 10.7498/aps.57.7912
[12]	肖竞, 柏鑫, 张耿民. 整齐排列的氧化锌纳米针阵列的场发射性能. , 2008, 57(11): 7057-7062. doi: 10.7498/aps.57.7057
[13]	王小霞, 廖显恒, 罗积润, 赵青兰. 亚微米电子发射材料的合成及发射性能. , 2008, 57(3): 1924-1929. doi: 10.7498/aps.57.1924
[14]	田建辉, 韩旭, 刘桂荣, 龙述尧, 秦金旗. SiC纳米杆的弛豫性能研究. , 2007, 56(2): 643-648. doi: 10.7498/aps.56.643
[15]	罗敏, 王新庆, 葛洪良, 王淼, 徐亚伯, 陈强, 李利培, 陈磊, 管高飞, 夏娟, 江丰. 排列形状及阵列数目对纳米导线阵列场发射性能的影响. , 2006, 55(11): 6061-6067. doi: 10.7498/aps.55.6061
[16]	倪赛力, 常永勤, 龙毅, 叶荣昌. 氧化锌纳米棒场发射性能研究. , 2006, 55(10): 5409-5412. doi: 10.7498/aps.55.5409
[17]	李强, 梁二军. 碳、碳氮和硼碳氮纳米管场发射性能的比较研究. , 2005, 54(12): 5931-5936. doi: 10.7498/aps.54.5931
[18]	丁佩, 晁明举, 梁二军, 郭新勇. 不同氮源制备CNx纳米管薄膜及其低场致电子发射性能. , 2005, 54(12): 5926-5930. doi: 10.7498/aps.54.5926
[19]	丁佩, 晁明举, 梁二军, 郭新勇, 杜祖亮. CNx纳米管的制备、结构观察及低场致电子发射性能研究. , 2004, 53(8): 2786-2791. doi: 10.7498/aps.53.2786
[20]	胡颖. 微波等离子体化学气相沉积方法在Si衬底上生长SiC纳米线. , 2001, 50(12): 2452-2455. doi: 10.7498/aps.50.2452

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