石墨烯/氧化锌复合薄膜的制备及其场发射性能研究

发布时间：2021-07-06 20:48

　　石墨烯（graphene）,一种新型的二维纳米材料,是由单原子厚的片状碳原子构成,密集排列成蜂窝晶体状结构。石墨烯优异的载流子迁移率和高长径比的特质,使其能成为场发射材料的最佳选择之一。石墨烯作为良好的场发射材料,虽然利用化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition,CVD）制备石墨烯阴极可以形成凸起和尖锐的边缘,但是表面大部分也较为平整。而氧化锌良好的化学稳定性加之可形成不同形态的晶体结构,使得氧化锌可成为场发射材料的另一个良好选择。考虑将石墨烯和氧化锌的复合,会更好地改善阴极场发射的性能,因此论文开展了石墨烯/氧化锌复合阴极场发射性能的研究。本论文的主要研究内容如下:首先采用CVD法制备大面积单层结构的石墨烯薄膜,研究石墨烯阴极的场发射性能,并探讨沉积参数的改变对场发射性能的影响。实验表明生长温度为1030℃时,获得的石墨烯薄膜质量更好,有着更高的发射电流密度。生长时间为5 min石墨烯薄膜有着更好的场发射性能,场增强因子可达到1316.6,其原因在于随着生长时间的延长石墨烯表面的面积会扩大并集聚成平整薄片,而时间最短的5 min由于未形成连续的石墨烯片,会产... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 石墨烯简介
        1.1.1 石墨烯及其他碳基材料
        1.1.2 石墨烯的结构与性质
        1.1.3 石墨烯的制备方法
    1.2 氧化锌简介
        1.2.1 氧化锌的结构与特性
        1.2.2 氧化锌纳米结构的制备方法
    1.3 场发射理论与研究现状
        1.3.1 场发射理论
        1.3.2 单纯石墨烯阴极场发射的研究现状
        1.3.3 石墨烯基复合阴极场发射的研究现状
    1.4 本论文的研究意义
    1.5 本论文的主要工作
第二章 石墨烯薄膜及复合薄膜的表征工具分析
    2.1 石墨烯制备系统
    2.2 石墨烯及复合薄膜的表征方法
        2.2.1 光学显微镜
        2.2.2 原子力显微镜和扫描电子显微镜
        2.2.3 拉曼光谱分析仪和X射线衍射分析仪
    2.3 本章小结
第三章 石墨烯薄膜的制备
    3.1 石墨烯薄膜制备过程
    3.2 石墨烯薄膜转移方法
    3.3 化学气相沉积法制备石墨烯的表征分析
        3.3.1 石墨烯形貌的光学显微镜和SEM表征及分析
        3.3.2 石墨烯薄膜表面能量色谱分析表征
        3.3.3 石墨烯薄膜表面拉曼光谱分析表征
        3.3.4 石墨烯薄膜表面原子力显微镜表征
    3.4 石墨烯在有机发光二极管器件方面的应用研究
    3.5 本章小结
第四章 石墨烯/氧化锌复合薄膜的制备
    4.1 石墨烯/氧化锌复合薄膜的制备
    4.2 氧化锌及复合薄膜的AFM表征
    4.3 石墨烯/氧化锌复合薄膜的形貌表征
        4.3.1 不同反应物浓度的石墨烯/氧化锌复合薄膜的表征
        4.3.2 不同反应时间的石墨烯/氧化锌复合薄膜的表征
        4.3.3 不同反应温度的石墨烯/氧化锌复合薄膜的表征
    4.4 铜基石墨烯表面生长氧化锌纳米阵列
        4.4.1 铜基石墨烯表面生长氧化锌纳米阵列的SEM分析
        4.4.2 铜基石墨烯表面生长氧化锌纳米阵列的XRD分析
    4.5 ITO基底上石墨烯/氧化锌复合薄膜的制备
        4.5.1 ITO表面上石墨烯/氧化锌复合薄膜的表征
        4.5.2 ITO表面上石墨烯/氧化锌复合薄膜的元素分析
    4.6 本章小结
第五章 石墨烯阴极及复合阴极的场发射性能
    5.1 场发射性能的指标参数
    5.2 场致电子发射测试系统
    5.3 场发射测试的过程
    5.4 单纯石墨烯阴极场发射性能研究
        5.4.1 不同生长时间的单纯石墨烯阴极的场发射性能
        5.4.2 不同生长温度的单纯石墨烯阴极的场发射性能
    5.5 石墨烯/氧化锌复合薄膜的场发射性能
        5.5.1 不同反应物浓度的复合阴极的场发射性能
        5.5.2 不同反应时间的复合阴极的场发射性能
        5.5.3 不同反应温度的复合阴极的场发射性能
    5.6 本章总结
第六章 结论与展望
    6.1 本工作总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯的化学气相沉积生长与过程工程学研究[J]. 邹志宇,戴博雅,刘忠范.  中国科学:化学. 2013(01)
[2]Preparation of one-dimensional nanostructured ZnO[J]. Xiuping Jianga,*,Youzhi Liua,Yanyang Gaob,Xuejun Zhangb,Lihong Shic a Research Center of Shanxi Province for High Gravity Chemical Engineering and Technology,North University of China,College Road 3,Taiyuan 030051,China b School of Science,North University of China,Taiyuan 030051,China c Shanxi Meteorological Science Institute,Taiyuan 030002,China.  Particuology. 2010(04)
[3]碳纳米管应用研究现状与进展[J]. 姜靖雯,彭峰.  材料科学与工程学报. 2003(03)

硕士论文
[1]石墨烯的制备及其场发射性能研究[D]. 柳建龙.电子科技大学 2010



本文编号：3268944