论文摘要
本论文由四部分组成：第一部分主要是理论依据。首先对低温等离子体的概念做了一个简要的介绍。其次对场发射理论作了一个详细的介绍，其中包括金属场致发射和半导体场致发射。最后对碳基材料的性能及场发射机理进行了比较详细的讨论，并介绍了场发射材料的最新研究进展。第二部分主要介绍了阳极氧化铝(AAO)模板的制备及表征。首先详细介绍了AAO模板的制备工艺、结构类型及形成机理，其中结构类型包括KHR模型、三层结构模型和胶体结构模型。其次介绍了制备AAO模板的工艺步骤：用0.3M／L的草酸水溶液作电解液，在40V直流电压下采用二次阳极氧化法制备了多孔阳极氧化铝模板。最后通过场发射扫描电镜(FESEM)对我们制备的模板进行表征。第三部分对试验过程进行描述。首先详细介绍了真空阴极弧等离子体沉积设备，随后对实验过程进行描述，其中包括碳靶预处理过程、模板预处理过程、基底预处理过程及最终的样品处理过程和试验参数改变等方面的内容。第四部分为数据分析及理论探讨。首先介绍了表征样品结构及性能的方法，主要包括场发射扫描电镜、拉曼、X射线光电子能谱。其次通过这三种测试手段对样品形貌和结构进行表征。利用场发射装置对样品进行场发射性能测试，并对测试结果进行详细的分析讨论。本试验所采用的是磁过滤阴极弧技术镀膜，其特点为：沉积薄膜的粒子主要以高度离化(可达到100％纯离子)的离子为主、离子纯净、表面迁移性好，有利于在形貌比较复杂的基底上沉积致密光滑且粘结力强的优质薄膜。我们利用磁过滤等离子体技术与模板法纳米材料自组装技术相结合，在室温下制备出大面积均匀排列、定向生长的铜掺杂类金刚石纳米尖点阵列。研究铜掺杂类金刚石纳米尖点阵列的场发射性能，结果表明，其具有非常低的开启电场、阈值电场及较高发射电流密度。