碳摻雜二氧化鈦納米管陣列場發(fā)射特性研究畢業(yè)論文

1、碳摻雜二氧化鈦納米管陣列場發(fā)射特性研究 摘要：本文采用陽極氧化法制備了高度有序的二氧化鈦納米管陣列，并通過熱乙炔處理已制備的二氧化鈦納米管陣列，得到碳摻雜的二氧化鈦納米管陣列。場發(fā)射測試表明，碳摻雜二氧化鈦納米管陣列顯示了極好的場發(fā)射特性，其開啟電場為9.4 v/mm，閾值電場為20 v/mm，且具有較好的場發(fā)射穩(wěn)定性。這是因為碳摻入二氧化鈦納米管將在其禁帶引入摻雜能級，這能夠使其費米能級得以提高，進而降低其功函數(shù)，從而降低了表面勢壘，使得電子容易從固體表面發(fā)射到真空，這樣其場發(fā)射特性得到了極大地提高。關鍵詞: 場發(fā)射；二氧化鈦納米管；碳摻雜 the electron field emissi

2、on of carbon-doped tio2 nanotube array abstract: tio2 nanotube arrays were obtained by anodization. to enhancing the field-emission properties of tio2 nanotube arrays, carbon was implanted into nanotubes by thermal treatment at 550 c under a continuous argon and acetylene flux. field-emission measur

3、ements exhibit that carbon doping into tio2 nanotube arrays can dramatically improve the field-emission performance from tio2 nanotube arrays. the samples turn-on electric field is 9.4 v/mm and the threshold electric field is 20 v/mm. and the carbon-doped tio2 nanotube arrays show good field-emissio

4、n stability. the dramatically improved field-emission characteristics would be mainly attributed to the reduced work function and up-shift femi level due to the carbon doping into tio2 nanotube arrays. key words: field-emission；tio2 nanotube arrays；carbon doping1. 引言1.1碳摻雜二氧化鈦納米管的研究意義通過陽極氧化法直接生長的二氧化

5、鈦納米管（tnts）有序陣列具有獨特的納米結構，是一種重要的寬禁帶半導體材料，在光解水制氫、光催化降解有機物、染料敏化太陽能電池(dssc)等方面有著廣闊的應用前景。此外，由于其具有化學惰性、良好的生物兼容性、較強的氧化能力以及抗化學腐蝕和光腐蝕的能力,且價格低廉,因而在能量轉(zhuǎn)換、廢水處理、環(huán)境凈化、傳感器、涂料、化妝品、催化劑、填充劑等諸多領域引起了人們極大的關注。研究結果表明, 二氧化鈦的晶粒大小、形狀、相組成或表面修飾以及其它成分的摻雜對其性質(zhì)及功能有顯著的影響。二氧化鈦納米管在鈦結構中具有基于鈦自身較高的電化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的優(yōu)點，如較大的長徑比和比表面積、較強粘著力、具有較好的結構

6、可控性和吸附能力,有良好的選擇性,可望具有新穎的光、電、磁性質(zhì),因而具有很好的應用前景和研究價值，近年來已成為研究的熱點之一。與二氧化鈦薄膜相比, 二氧化鈦納米管陣列具有比表面積大,取向性好等特點,此類納米結構有望提高二氧化鈦的性能。而二氧化鈦納米管的復合結構(如核殼結構等)除了具有二氧化鈦納米結構的性能之外還可能兼具新的功能特性。因此對二氧化鈦納米管及其修飾結構的制備和應用進行深入研究具有重要意義。對一維納米結構，一個較大的應用是基于其納米尺寸和高長徑比的場致電子發(fā)射（亦稱為場發(fā)射）。各樣的一維納米材料如氮化鋁（aln）、氮化硼（pn）、氮化鈣（can）、氧化鋅（zno）納米管，得到了廣泛的

7、研究。此外，對好的場發(fā)射材料，除了要求其具有有利的結構形態(tài)和較強的熱化學穩(wěn)定性外，低電子親和力也可看作一個至關重要的影響因素。其促使電子從導帶傳至真空，從而實現(xiàn)在較低的外加電場時，達到較高的場發(fā)射電流。然而，不像具有較低電子親和力的氮化鋁（aln）和氮化硼（pn），一維鈦納米結構的場發(fā)射在這方面受到了極大的限制。而通過實驗探究，我發(fā)現(xiàn)這種限制可通過摻碳（c）來克服。由于摻入的碳和氧空穴的存在，使得生長在鈦基底上的二氧化鈦納米管陣列具有較高且極穩(wěn)定的場發(fā)射性能。這就提供了一種有效的方法將劣質(zhì)場發(fā)射材料轉(zhuǎn)變?yōu)檩^好性能的場發(fā)射材料。1.2基本理論1.2.1 場致電子發(fā)射基本理論圖1 電場作用下金屬表

8、面的勢壘曲線場致發(fā)射是利用強電場在固體表面形成隧穿效應而將固體內(nèi)部的電子拉到真空中的一種電子流的發(fā)射方式12。其基本原理是電子隧穿效應，即依靠外部電場壓抑材料的表面勢壘，使勢壘降低、變窄，當勢壘的寬度窄到可與電子波長相比擬時，電子的隧穿效應開始起作用，自由電子就可順利地穿透表面勢壘進入到真空 。隨著外加電場的增強，勢壘高度越來越低，寬度越來越窄，電子隧穿幾率越來越大，場發(fā)射電流的密度越來越大。場致電子發(fā)射是一種很有效的電子發(fā)射方式，可以獲得電流密度高達107a/cm2以上的發(fā)射電流，而且發(fā)射時間沒有遲滯。1.2.2 fowler-nordheim 公式 金屬材料場致發(fā)射的定量方程最早是由福勒（

9、r. h. fowler）和諾德海姆（l. w. nordheim）推導出來的,本論文中的場發(fā)射性能研究都采用了這一公式。電子的場發(fā)射可以看作是在材料表面發(fā)生的電子透射行為，電子從表面透射出去的幾率（電子透射系數(shù)）是電子能量和勢壘形狀的函數(shù)。根據(jù)肖特基效應，在外電場作用下，材料的表面勢壘降低，逸出功減小，有利于電子的逸出。因此，電子透射系數(shù)也是電子能量和外加電場場強的函數(shù)?？紤]到材料表面勢壘的形成因素及鏡像力的影響，可以根據(jù)薛定諤方程求出電子穿透勢壘的幾率d。場發(fā)射電流可以認為是不同動量、速度的電子在勢壘區(qū)域按照一定幾率規(guī)則透射形成的。查相關文獻得出結論，場發(fā)射電流密度在t=0k時 上式說明，

10、在絕對零度時場致發(fā)射電流密度j是金屬表面局域電場強度f和金屬逸出功的函數(shù)，對于一定的金屬，一定，則j只是場強f的函數(shù)。f為局域電場強度（v/cm）, f=e，e為外電場場強，稱為電場增強因子，這就是經(jīng)過簡化后的f-n公式4-12。由公式可以看出，在絕對零度時，場致發(fā)射電流密度j是材料表面電場強度f和材料逸出功的函數(shù)。在實際應用中，我們常用到的是上式的一種變形（a為總有效發(fā)射面積）: 可見和呈線性關系，根據(jù)上式作圖得到的曲線被稱為f-n關系曲線，一般電子場發(fā)射外加電場e和發(fā)射電流i遵循f-n關系，即所有的測量點應在一條直線上，因此用f-n方程能快速地判斷所研究的發(fā)射體是否屬于場致電流發(fā)射。從f-

11、n公式中可以看出，直線的截距反應了表面的有效發(fā)射面積a、場增強因子和功函數(shù)的關系;而斜率反映了場增強因子和功函數(shù)的關系，如果知道了發(fā)射體材料的平均場強因子，由此斜率可求得發(fā)射體材料的功函數(shù)。場發(fā)射電流密度的大小與外加電場的場強和發(fā)射體的功函數(shù)有密切的關系。因此，應選擇功函數(shù)低的材料作為發(fā)射體，并設計合理的陰極結構，才能保證在低壓下得到電子發(fā)射以滿足器件工作的要求。1.3 場致電子發(fā)射的評價參數(shù)評價材料場致發(fā)射特性的性能參數(shù)主要包括開啟電場、場發(fā)射電流密度、場發(fā)射電流穩(wěn)定性、場發(fā)射均勻性等。 1.3.1 開啟電場加在樣品上的電場較弱時，樣品幾乎沒有電子發(fā)射出來，當電場增加到某個特定值時樣品開始有

12、明顯的電子發(fā)射，發(fā)射電流密度為10a/cm2時，這個電場稱為開啟場強（turn-on field）。相對而言，閾值場強（threshold field）是指電流密度達到10 ma/cm2 時加在樣品上的電場。只有達到了1ma/cm2的電流密度，樣品才有可能用作場發(fā)射平板顯示器的電子發(fā)射源。因此開啟電場是最常用的一個評價指標，它的大小表明了材料在外加電場作用下發(fā)射電子的難易程度，開啟電場越小，表明材料中的電子越容易進行場致發(fā)射，其單位為 v/m。 1.3.2 電流密度場發(fā)射電流密度為材料場發(fā)射電流與發(fā)射面積的比值。材料的場發(fā)射電流密度大小顯示了材料的場致發(fā)射能力，場發(fā)射電流密度越大，表明材料的單

13、位面積場致發(fā)射能力越強，如將其制成場致發(fā)射平板顯示器、發(fā)光器件或場發(fā)射燈，則顯示器、發(fā)光器件或場發(fā)射燈的亮度就越大。1.3.3 場增強因子在場發(fā)射尖端附近，電力線比其他區(qū)域更為密集，即外加電場被明顯增強，這種現(xiàn)象被稱為場增強效應。f-n公式中f為局域電場強度（v/cm），f=e，e為外電場場強，稱為電場增強因子。影響發(fā)射電流密度的其中一個主要參量是局域場強e。而e是與場增強因子密切相關的。場增強因子，其大小除與材料本身的性能有關外，還取決于發(fā)射尖端的幾何形狀和外形尺寸。發(fā)射尖端的尺寸越小，發(fā)射體長徑比越大，其場增強效應越明顯。因此，對確定材料要想得到優(yōu)異的場發(fā)射特性，實際上就是要該材料形成較好

14、的尖端形狀。1.3.4 場發(fā)射電流穩(wěn)定性材料場致發(fā)射性能的穩(wěn)定性和可靠性直接表現(xiàn)在其場發(fā)射電流隨時間的變化上。隨著時間的延長，場發(fā)射電流越穩(wěn)定，表明材料場致發(fā)射性能的穩(wěn)定性和可靠性越好，這種穩(wěn)定性和可靠性主要取決于材料的物理化學性能以及場發(fā)射電流的大小變化。 尖端場致發(fā)射體在實際應用中必須解決發(fā)射的穩(wěn)定性和使用壽命的問題。從場致發(fā)射方程可知，影響發(fā)射電流密度的兩個主要參量是功函數(shù)和局域場強e。 的大小標志著電子在固體中束縛的強弱，越大，電子越不容易離開固體。功函數(shù)的大小因材料的不同而不同，例如石墨約為5 ev，堿金屬為2 ev左右，過渡金屬一般在4.5 ev。此外，e是與場增強因子密切相關的。

15、因此，要保持發(fā)射穩(wěn)定，實際上就是要保持發(fā)射表面的逸出功和尖端的形狀尺寸在發(fā)射體工作過程中不發(fā)生改變。1.3.5 場發(fā)射的均勻性 在外加電場作用下，電子從材料中發(fā)射出來，轟擊到陽極上被匯集成發(fā)射電流。這種高能量的電子撞擊到陽極上的熒光粉使其發(fā)光，從而形成發(fā)射像。從場發(fā)射材料不同部分、不同方向射出的電子在熒光屏上可形成不同的光斑分布圖。這種光斑分布的均勻性對場致發(fā)射平板顯示器顯示數(shù)字或圖像非常重要。2 碳摻雜二氧化鈦納米管陣列的制備與表征2.1碳摻雜二氧化鈦納米管陣列的制備取工業(yè)用純鈦片（純度為99.9%），依次在丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲清洗干凈；用體積比為1:4的濃氫氟酸（濃度40%）和濃

16、鹽酸（濃度為36%）混合溶液化學拋光清洗后的鈦片180s；采用恒壓直流陽極氧化法將拋光后的鈦片制備成二氧化鈦納米管陣列膜：石墨為陰極，鈦片為陽極，兩極間的距離保持在3 cm，電解液為含0.2wt.%氟化銨和0.03wt.%氫氟酸的乙二醇溶液（分析純），氧化電壓為40 v，氧化時間為60 min，實驗在室溫條件下進行，并用磁力攪拌器攪拌電解液, 以保證體系溫度和電解液均勻，氧化完成后取出鈦片，用去離子水沖洗，氮氣吹干；將制備得到的二氧化鈦納米管陣列膜放入乙二醇溶液中浸泡6 h；將浸泡后的二氧化鈦納米管陣列放入石英舟，并置于管式爐的石英管中部，密封石英管，同時對石英管抽真空至40 pa左右，并以5

17、/min從室溫升到550，在流量比為9：1的氬氣和乙炔氣氛下（流速為10 sccm）保溫60 min，然后在氬氣氛下自然冷卻到室溫，即得碳摻雜二氧化鈦納米管陣列膜；為了對比，將氧化得到的二氧化鈦納米管陣列在真空中550下退火以得到純的二氧化鈦納米管陣列。2.2碳摻雜二氧化鈦納米管陣列的表征（1）掃描電子顯微鏡（sem）掃描電子顯微鏡(sem)是1965年發(fā)明的較現(xiàn)代的細胞生物學研究工具，其制造是依據(jù)電子與物質(zhì)的相互作用。當一束極狹窄的高能電子束轟擊物質(zhì)表面時，被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征x射線和連續(xù)譜x射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區(qū)域產(chǎn)生的電磁輻射。二次電

18、子能夠產(chǎn)生樣品表面放大的形貌像，這個像是在樣品被掃描時按時序建立起來的，即使用逐點成像的方法獲得放大像。同時，也可產(chǎn)生電子-空穴對、晶格振動 (聲子)、電子振蕩 (等離子體)。利用電子和物質(zhì)的相互作用，可以獲取被測樣品本身的各種物理、化學性質(zhì)的信息，如形貌、組成、晶體結構、電子結構和內(nèi)部電場或磁場等等。其基本參數(shù)有放大率 、場深、作用體積、工作距離、成象等。掃描電子顯微鏡(sem)是二氧化鈦納米管陣列最常用的分析技術之一，用于直接觀察二氧化鈦納米管陣列的表面形貌。（2）x射線衍射圖譜（xrd）x射線衍射圖譜即x-ray diffraction，簡稱xrd 。通關對材料進行x射線衍射，分析其衍射

19、圖譜，獲得材料的成分、材料內(nèi)部原子或分子的結構或形態(tài)等信息的研究手段。其主要應用有以下幾個方面：物相分析 x射線衍射在金屬中用得最多的方面，分為定性分析和定量分析。前者把對材料測得的點陣平面間距及衍射強度與標準物相的衍射數(shù)據(jù)相比較，確定材料中存在的物相；后者則根據(jù)衍射花樣的強度，確定材料中各相的含量。在研究性能和各相含量的關系和檢查材料的成分配比及隨后的處理規(guī)程是否合理等方面都得到廣泛應用。 精密測定點陣參數(shù) 常用于相圖的固態(tài)溶解度曲線的測定。溶解度的變化往往引起點陣常數(shù)的變化；當達到溶解限后，溶質(zhì)的繼續(xù)增加引起新相的析出，不再引起點陣常數(shù)的變化。這個轉(zhuǎn)折點即為溶解限。另外點陣常數(shù)的精密測定可

20、得到單位晶胞原子數(shù)，從而確定固溶體類型；還可以計算出密度、膨脹系數(shù)等有用的物理常數(shù)。 ) d8 g; z- o# w6 c/ k& q取向分析 包括測定單晶取向和多晶的結構（見擇優(yōu)取向）。測定硅鋼片的取向就是一例。另外，為研究金屬的范性形變過程，如孿生、滑移、滑移面的轉(zhuǎn)動等，也與取向的測定有關。 3 % k7 j( ) w, x( j晶粒（嵌鑲塊）大小和微觀應力的測定 由衍射花樣的形狀和強度可計算晶粒和微應力的大小。在形變和熱處理過程中這兩者有明顯變化，它直接影響材料的性能。 : f2 m, v i1 t- r& x宏觀應力的測定 宏觀殘留應力的方向和大小，直接影響機器零件的使用壽命。利用測量

21、點陣平面在不同方向上的間距的變化，可計算出殘留應力的大小和方向。結構分析 對新發(fā)現(xiàn)的合金相進行測定，確定點陣類型、點陣參數(shù)、對稱性、原子位置等晶體學數(shù)據(jù)。 9 : lu1 p: t( t3 . c液態(tài)金屬和非晶態(tài)金屬 研究非晶態(tài)金屬和液態(tài)金屬結構，如測定近程序參量、配位數(shù)等。（3）x射線光電子能譜圖（xps）x射線光電子能譜即x-ray photoelectron spectroscopy，簡稱xps。是一種用于測定材料中元素構成、實驗式，以及其中所含元素化學態(tài)和電子態(tài)的定量能譜技術。這種技術用x射線照射所要分析的材料，同時測量從材料表面以下1nm到10nm范圍內(nèi)逸出電子的動能和數(shù)量，從而得到

22、x射線光電子能譜。x射線光電子能譜技術需要在超高真空環(huán)境下進行。xps是一種表面化學分析技術，可以用來分析金屬材料在特定狀態(tài)下或在一些加工處理后的表面化學。這些加工處理方法包括空氣或超高真空中的壓裂、切割、刮削，用于清除某些表面污染的離子束蝕刻，為研究受熱時的變化而置于加熱環(huán)境，置于可反應的氣體或溶劑環(huán)境，置于離子注入環(huán)境，以及置于紫外線照射環(huán)境等。3 實驗結果及其分析3.1 sem表征分析圖 1. (a)和(b)分別為未摻雜和碳摻雜的二氧化鈦納米管陣列表面的掃描電子顯微鏡照片，(c)為二氧化鈦納米陣列斷面的掃描電子形貌圖。圖1（a）和（b）分別為純的和碳摻雜的二氧化鈦納米管陣列的表面形貌圖，

23、從圖中可以看出，其平均外徑和內(nèi)徑分別約為110nm和80 nm.圖1 (c)為其斷面圖，可知二氧化鈦納米管陣列的長度約為7mm.可計算得到其長徑比大約為90，二氧化鈦納米管密度約為1011-1012cm-1。此外，與純的二氧化鈦納米陣列相比，碳摻雜二氧化鈦納米管陣列的形貌并未發(fā)生明顯的變化，也就是說，碳摻入二氧化鈦納米管陣列并不引起其形貌結構的改變。3.2 x射線衍射圖譜（xrd）表征分析圖2 (a)和(b)分別為碳摻雜和未摻雜的二氧化鈦納米管陣列的x射線衍射圖譜（xrd圖）。其中t表示ti基底，a表示銳態(tài)礦相，r表示金紅石相。圖2為未摻雜和碳摻雜二氧化鈦納米管陣列的x射線衍射圖譜（xrd圖）

24、，由圖可知，二氧化鈦納米管陣列膜由銳態(tài)礦相和金紅石相組成，而在碳摻雜的二氧化鈦納米管中只有銳態(tài)礦相，可知碳的引入抑制了金紅石相的形成。此外，摻碳的二氧化鈦納米管陣列的衍射峰強度遠弱于未摻雜的二氧化鈦納米管陣列。這可能與碳原子摻入二氧化鈦納米管陣列有關。3.3 x射線光電子能譜圖（xps）表征分析圖3 為摻碳后的二氧化鈦納米管陣列的 c 1s 窄掃面譜。為了證實碳原子對二氧化鈦納米管陣列的影響，我們對其進行了x射線光電子能譜圖測試。圖3為碳摻雜二氧化鈦納米管陣列的 c 1s 窄掃面譜，從圖可以看出，c 1s顯示了一個強峰284.8 ev和一個弱峰286.4ev。前者為測試時引入的碳元素，而后者為

25、ti-c-o鍵的峰。也就是說，碳是以間隙式摻入二氧化鈦納米管陣列的。3.4場發(fā)射測試結果及分析圖4為場發(fā)射測試原理圖。在上圖中，電容c是陰極與陽極之間的分布電容，它決定于陰極、陽極面積及其間距。rbeam是陰極和陽極之間的等效電阻，它可以表示為陽極電壓和場致發(fā)射電流的比值。顯然，rbeam是一個由陽極電壓和發(fā)射體場發(fā)射特性決定的可變電阻。當陽極電壓低于開啟電壓時，場發(fā)射電流很小，因此rbeam 近似認為是無窮大。當陽極電壓高于閾值電壓，場發(fā)射電流很高，因此rbeam 可近似認為為零。在圖1 中re 是外接電阻，它也包含導線等形成的電阻，在場發(fā)射過程中可認為是常數(shù)。根據(jù)以上電路模型，我們可以得到

26、：在上式中，場致發(fā)射電流 ia 是陽極電壓 va的函數(shù)。 圖 5 為碳摻雜和未摻雜二氧化鈦納米管陣列的場發(fā)射電流密度與電場強度關系曲線。圖5為未摻雜二氧化鈦納米管陣列和碳摻雜二氧化鈦納米管陣列場發(fā)射電流密度與電場強度關系曲線。從圖中可以看出，未摻雜二氧化鈦納米管的開啟電場（場發(fā)射電流密度為10 ma/cm2時的電場強度）為25.6 v/mm，閾值電場(場發(fā)射電流密度為1ma/cm2時的電場強度)為45 v/mm。然而，對于碳摻雜的二氧化鈦納米管陣列來說，其開啟電場為 9.4 v/mm，閾值電場為 20 v/mm。可知，碳摻入二氧化鈦納米管陣列極大的改進了其場發(fā)射特性。圖 6 為碳摻雜和未摻雜二

27、氧化鈦納米管陣列場發(fā)射電流密度與電場強度相應的f-n曲線。 圖6為碳摻雜和未摻雜二氧化鈦納米管陣列場發(fā)射電流密度與電場強度相應的f-n曲線。從圖中我們可以看見，無論是未摻雜二氧化鈦納米管還是碳摻雜二氧化鈦納米管，他們的f-n曲線都顯示了一個近似的線性關系，即與f-n理論相符。對于f-n發(fā)射，電流密度滿足下面的關系式：變形可得：這就是經(jīng)過簡化后的f-n公式。上式中，j代表電流密度，e為外加電場強度，為功函數(shù)，a、b為常數(shù)，其值分別為1.56*10-1a*ev/v2和1.83*103 ev-3/2/um，f為局域電場強度（v/cm）, f=e，e為外電場場強，b 為場增強因子，其與場發(fā)射材料的表面

28、形貌有關。從場發(fā)射掃描電子顯微鏡照片可知，碳摻雜和未摻雜二氧化鈦納米陣列的表面形貌基本相同，因此我們可以認為他們的場增強因子不變。故f-n曲線斜率的變化反應了其功函數(shù)的變化，設純的二氧化鈦納米管陣列的功函數(shù)為4.4 ev,可計算出碳摻雜二氧化鈦納米管陣列的功函數(shù)約為 2.9 ev，與純的二氧化鈦納米管陣列相比，可知其功函數(shù)降低了約1.5 ev。 功函數(shù)的降低將歸因于碳摻入二氧化鈦納米管，因為碳摻入二氧化鈦納米管將在其禁帶引入摻雜能級，這能夠使其費米能級提高，提高的費米能級能夠降低其功函數(shù)，降低的功函數(shù)降低了表面勢壘，使得電子容易從固體表面發(fā)射到真空，從而改進其場發(fā)射特性。圖7碳摻雜鈦納米管陣列

29、的場發(fā)射電流穩(wěn)定性測試曲線圖7為在外加電場維持在30v/um下持續(xù)270 min而測得的碳摻雜二氧化鈦納米管陣列的場發(fā)射電流穩(wěn)定性測試曲線。從圖中可以看出，在開始的35min之內(nèi)，場發(fā)射電流從151ua逐漸增加至160ua左右，而之后的4h之內(nèi)，在160ua附近有幅度為3%的漲落。在起始階段，場發(fā)射電流的增加可能是由于在外加電場下，鈦中氧空穴的擴散而致。4結論本研究提出了一種新穎的策略，即在二氧化鈦納米管中摻入的碳，可將場發(fā)射性能較低的純二氧化鈦納米管陣列轉(zhuǎn)變成性能優(yōu)異的的場發(fā)射材料。這是由于碳摻入二氧化鈦納米管陣將在其禁帶引入摻雜能級，這能夠使其費米能級得以提高，提高的費米能級能夠降低其功函

30、數(shù)，進而降低了表面勢壘，使得電子容易從固體表面發(fā)射到真空，從而改進其場發(fā)射特性。這種策略若能應用到其他的金屬氧化物的納米結構,將會促進場致發(fā)射的應用和發(fā)展及其他功能的應用。 5致謝本論文工作是在王成偉教授和王林青師姐的悉心指導下完成的，而對相關知識的理解來自于平日“納米之星”科研小組各位師兄師姐所做的詳盡的組內(nèi)報告。他們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富的科研知識、對知識孜孜不倦的追求和不斷探索的科研精神以及嚴以律己，寬以待人的崇高品格無不對我產(chǎn)生了深遠的影響。從論文的開題到實驗的進行及論文的完成，每一個環(huán)節(jié)都傾注了王老師大量的心血，同時，也得到了王林青師姐悉心的指導與關懷。感謝王林青師姐在樣品測試和論文修

31、改中給予的鼎力幫助和指導。而王老師經(jīng)常耐心、認真地與我討論論文的工作，把握實驗方向，使得研究工作得以順利進行。王老師那種知難而進、一絲不茍的工作作風和忘我的工作精神使我今后的學習和工作生活獲益良多，在此，向我的導師王成偉教授和王林青師姐致以衷心的感謝和深深的敬意，祝你們在今后的工作和生活中，一帆順風，事事如意！。另外，感謝學院各位領導對我這四年生活和學習方面的指導，感謝各位老師的諄諄教誨及同學在生活和學習上的無微不至的關懷。在此，向你們致以衷心的謝意和深深的敬意。之后，特別感謝母校對我四年的培育之情和再造之恩。最后，衷心地感謝在百忙之中參加答辯和評閱論文的各位老師！參考文獻1 薛增泉,吳全德.電子發(fā)射與電子能譜.北京大學出版社,(1993).2 姚宗熙,鄭德修,封學民.物理電子學.西安交通大學出版社,(1991). 3 劉學愨.陰極電子學. 北京；科學出版社，(1980).4 張云懷,胡夫 ,肖鵬.tio