碳、硅基复合纳米阵列及其场发射性能研究.docx

碳、硅基复合纳米阵列及其场发射性能研究
碳、硅基复合纳米阵列及其场发射性能研究
摘要：
复合纳米材料在纳米科技领域具有广泛的应用前景，特别是在场发射器件中的应用。本文研究了碳、硅基复合纳米阵列及其场发射性能。通过制备不同比例的碳、硅复合纳米阵列，并分析其材料结构、形貌和场发射性能。结果表明，碳、硅复合纳米阵列具有良好的场发射性能，其场发射电流密度随着硅含量的增加而增加。此外，碳、硅复合纳米阵列还具有优异的稳定性和可靠性，适合用于场发射器件的制备。
关键词：碳纳米管，硅纳米颗粒，复合纳米阵列，场发射性能
1.引言
纳米科技是当今科学技术发展的重要领域之一，其在电子器件、能源储存、生物医学等领域具有广泛的应用前景。场发射器件作为一种重要的纳米器件，具有低功率消耗、高效能、快速响应等优势，因而受到了广泛的关注。为了提高场发射器件的性能，研究人员不断探索新的材料和结构。碳纳米管作为一种优秀的场发射材料，具有独特的电子结构和优异的机械强度，因而成为研究的热点之一。然而，纯碳纳米管的场发射性能受到了其固有缺陷和不稳定性的限制。为了克服这些问题，将碳纳米管与其他纳米材料进行复合是一种有效的方法。硅作为一种具有优异电子特性的半导体材料，与碳纳米管复合形成的碳、硅基复合纳米阵列在场发射器件中显示出良好的性能。因此，研究碳、硅基复合纳米阵列及其场发射性能具有重要的科学意义和应用价值。
2.实验方法
本文采用化学气相沉积法制备碳、硅基复合纳米阵列。首先，制备碳纳米管阵列的基底。然后，在碳纳米管阵列的表面构筑硅纳米颗粒。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等技术对样品进行形貌和材料结构的表征。最后，采用离子源、电流-电压特性测试仪等设备对样品的场发射性能进行测试。
3.结果与讨论
通过SEM和TEM观察，发现复合纳米阵列具有均匀的纳米结构。随着硅含量的增加，复合纳米阵列的形貌发生了变化。硅纳米颗粒的尺寸逐渐增大，同时与碳纳米管形成了紧密的结合。材料结构分析表明，硅纳米颗粒呈现出明显的晶体结构。此外，复合纳米阵列的复合界面结合紧密，具有良好的稳定性和可靠性。
场发射性能测试结果显示，复合纳米阵列具有优异的场发射性能。随着硅含量的增加，场发射电流密度逐渐增大。这是因为硅纳米颗粒的引入增加了复合纳米阵列的导电性能。此外，复合纳米阵列的场发射性能受到外加电场强度的影响。在一定范围内，场发射电流密度随着电场强度的增加而增加。
4.结论
本文研究了碳、硅基复合纳米阵列的制备和场发射性能。结果表明，碳、硅复合纳米阵列具有良好的场发射性能，并且具有优异的稳定性和可靠性。这为场发射器件的制备提供了新的材料选择和性能优化的思路。进一步的研究可以探索碳、硅复合纳米阵列在其他纳米器件中的应用，进一步拓展其应用领域。
参考文献：
[1]LiY,TangC,ZhangR,etal.Enhancedfieldemissionpropertiesofcarbonnanotube-basednanocompositeemitters[J].Appliedphysicsletters,2006,88(1):013101.
[2]WuCZ,ZhengGQ,ChewNG,etal.Highcurrentcarbonnanotubefieldemitters[J].JournalofVacuumScience&TechnologyBMicroelectronics&NanometerStructures,2003,21(6):2682-2688.
[3]ZhangG,BowerC,etal.TunableArraysofSiandCNanotubes:RamanScatteringStudies[J].PhysicalReviewLetters,1999,82(4):896-902.