一維納米SiC材料制備及場致電子發(fā)射性質(zhì)研究

本項目擬在一維SiC納米線制備基礎(chǔ)上，制備出一維錐形SiC納米線，發(fā)展出一維納米結(jié)構(gòu)材料制備的新方法，開展場致電子發(fā)射性質(zhì)研究, 得到一維納米結(jié)構(gòu)SiC的徑度、微結(jié)構(gòu)、成分與場致電子發(fā)射強度之間的規(guī)律，開發(fā)新型場發(fā)射平板顯示器用高性能場發(fā)射一維納米材料。發(fā)現(xiàn)與量子尺寸效應相關(guān)的其他物理性質(zhì)，探索新物性，以期有所創(chuàng)新。這是一項有著重要應用背景且很前沿的研究課題，對探索其未知的基本物理性質(zhì)，開發(fā)新材料及探索在器件上的應用有著非常重要的意義。

采用射頻磁控濺射隨后退火或襯底原位加熱制備納米米晶及稀土摻雜納米晶碳化硅薄膜，研究生長機理、納米尺度、微結(jié)構(gòu)和界面效應、摻雜種類和密度影響光發(fā)射和場發(fā)射的規(guī)律，通過改變以上條件，消除光發(fā)射溫度猝滅效應，提高藍光發(fā)射效率；調(diào)整電子親和勢，使其具有低閾值、強場發(fā)射特性，為發(fā)光器件、激光器件和平板顯示開拓全新的半導體材料。.

粒子在任意電場中，會變?yōu)橐粋€電偶極子，若電場強度很高，粒子中的電子可能被高電場作用從負端引出，稱電子場致發(fā)射，或者粒子中的正離子可能被從正端引出，稱正端子場致發(fā)射。

基本內(nèi)容

摘　要：運用高能球磨法制備了納米尺度的W和稀土氧化物混合粉體，通過熱壓燒結(jié)制得晶粒尺寸仍為納米級的陰極塊體材料。分析了納米晶陰極材料引弧性能優(yōu)于傳統(tǒng)陰極材料的原因。

關(guān)鍵詞：納米W；高能球磨；陰極材料

隨著鎢極惰性氣體保護焊（TIG）和等離子（PLASMA）等鄰域內(nèi)自動焊，等離子噴射、切割，高精度焊接等一系列新技術(shù)、新工藝的興起，要求電極材料具有突出的可靠性和穩(wěn)定性。熱電子發(fā)射性能、起弧性能、高溫耐燒蝕性能等是影響陰極材料使用性能的主要因素。純金屬鎢極發(fā)射效率低、高溫下再結(jié)晶形成等軸晶組織而變脆、易斷裂。而致力于新型電極材料的研究目前集中在稀土（鑭、鈰、釔及其復合氧化物）鎢電極材料方面。

金相學研究表明，電極的使用性能強烈依賴于稀土金屬氧化物。燃弧過程中它們的行為是影響電極使用性能、電極溫度、逸出功和電極穩(wěn)定性的最重要的因素。通常情況下由于添加的稀土金屬氧化物擴散速率遠小于它的蒸發(fā)速率以及氧化物分布不均勻?qū)е玛帢O的電弧燒蝕嚴重而限制了陰極材料的使用。因此稀土金屬氧化物的補給與表面蒸發(fā)之間的平衡是實現(xiàn)穩(wěn)定和長壽命工作的關(guān)鍵。另外，鎢電極的晶粒形狀也會影響稀土氧化物的行為和穩(wěn)定性，并影響鎢極的燒損情況。

納米晶體由于小尺寸量子效應導致微粒熔點急劇下降、擴散性能增強、晶體穩(wěn)定性提高等特性用于鎢陰極材料制備可使陰極性能得以改善，同時可以實現(xiàn)稀土氧化物的均勻分布。本文通過試驗研究的納米陰極材料的制備過程并比較了其與常規(guī)陰極材料的使用性能。

1　試驗

試驗的工藝過程。

1．1　納米粉的制備

高能球磨法具有設備和工藝簡單等優(yōu)點，被普遍接受為制備納米材料的方法之一。它能制備常規(guī)方法難以獲得的高熔點金屬（如鎢等）或合金納米材料。高應變速率下由位錯的密集網(wǎng)絡組成的切變帶的形成是高能球磨導致納米晶結(jié)構(gòu)的主要形變機制。球磨最終獲得的材料是由相互間無規(guī)則取向的納米微晶粒組成。合理控制工藝可以使得稀土氧化物在鎢中均勻分布并使二者尺寸均達到納米級。

1．2　雜質(zhì)和氧化物的去除

高能球磨的主要缺點是雜質(zhì)和氧化，雜質(zhì)多為球磨設備引入如球磨筒壁、攪拌桿和磨球。氧化則主要由于材料在達到納米級時活性增大而設備密封不嚴成形的。雜質(zhì)的去除主要通過化學酸洗和堿洗，化學處理后的粉末須經(jīng)干燥和分散處理。

（1）酸洗去除鐵雜質(zhì)：2Fe 2HCL=FeCL H