掺氮纳米金刚石薄膜的微观结构对微波场发射性能影响

发布时间：2017-09-02 06:05

  本文关键词：掺氮纳米金刚石薄膜的微观结构对微波场发射性能影响

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【摘要】：采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,通过改变CH_4浓度,在单晶Si(100)基底上制备掺氮纳米金刚石(NCD)薄膜,并以所制备的掺氮NCD薄膜为阴极材料,通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力扫描探针显微镜(AFM)、Raman光谱和S波段射频电子枪等测试方法系统地研究了掺氮NCD薄膜的微观结构对微波场发射性能的影响。结果表明:在CH_4浓度(体积比)为4%下,制备的掺氮NCD薄膜的颗粒呈多面体,而且颗粒尺寸和表面粗糙度较大,薄膜中金刚石相含量较高,这些微观结构使得微波场发射性能较高,在电场强度(E_0)为67.7 V·μm~(-1)时,发射电流密度(J0)高达144.8 m A·cm~(-2)。当升高CH_4浓度,所制备的掺氮NCD薄膜的颗粒尺寸减小而且连成条状结构,表面粗糙度也逐渐降低,薄膜中金刚石相减少、非金刚石相增加,这些微观结构的改变使得微波场发射性能逐渐降低。如当CH_4浓度增加至6%时,在电场强度E_0=67.7 V·μm~(-1)时,场发射电流密度降至37.9 m A·cm~(-2)。结果表明:低CH_4浓度下,掺氮NCD薄膜所具有的微观结构有利于微波场发射。
【作者单位】： 西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室—省部共建国家重点实验室培育地;
【关键词】： 微波等离子体化学气相沉积 CH浓度 掺氮纳米金刚石薄膜 微观结构 微波场发射
【基金】：国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金项目(U1330127) 国家自然科学基金青年基金项目(11205127)资助
【分类号】：TB383.2
【正文快照】： 纳米金刚石(NCD)薄膜主要是由纳米级金刚石颗粒和无定性碳组成的,且颗粒尺寸在100 nm以下。相比于纯金刚石相,纳米金刚石薄膜具有更优异的性能而吸引着大量学者的研究[1],如电化学稳定性、耐腐蚀性、从紫外到远红外的光学透过率以及电场发射性能等。而掺杂之后的金刚石薄膜在

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2 刘雄飞;李伯勋;徐根;;掺杂对氟化非晶碳膜场发射性能的影响[J];半导体技术;2009年03期

3 秦玉香;胡明;;钛碳化物改性碳纳米管的场发射性能[J];物理学报;2008年06期

4 刘钊;闫国庆;赖嘉霖;李成W，

本文编号：776794