W/WO3纳米异质结构的可控制备、生长机理与场发射性能研究

基本信息
批准号:51174235
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:宋旼
学科分类:
依托单位:中南大学
批准年份:2011
结题年份:2015
起止时间:2012-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:雷霆,沈茹娟,刘新利,孙莹莹,李杳奇
关键词:
催化合成场发射性能生长机理纳米线异质结构
结项摘要

金属W纳米线具有优异的场发射性能,在场电子发射器件和微-纳电子器件等诸多领域中发挥了重要作用。研究表明:W/WO3纳米线异质结构具有比W纳米线更好的场发射性能,有望实现在纳米集成器件上的应用。为此,本项目拟进行以下研究:以金属催化生长的W纳米线主干阵列为基础,采用气相沉积方法原位合成W/WO3纳米线异质结构,实现纳米线异质结构的可控生长和大批量制备;研究反应温度、时间和气氛与W/WO3纳米线异质结构形貌、尺度和产率的对应关系;研究W和WO3纳米线的界面和位向关系,确定异质结构的生长机理;采用Fowler-Nordheim方法研究W/WO3纳米线异质结构的场发射性能,探究 "结构-场发射性能"关系。研究结果有望解决W/WO3纳米线异质结构的可控及大批量制备问题,并获取W/WO3纳米线异质结构场发射性能的基本数据及 "结构-场发射性能" 的对应关系,从而为实际应用研究打下基础。

项目摘要

金属钨纳米线具有优异的场发射性能,在场电子发射器件和微-纳电子器件等诸多领域中发挥了重要作用。研究表明:钨/氧化钨纳米线异质结构具有比钨纳米线更好的场发射性能,有望实现在纳米集成器件上的应用。首先,氧化钨具有钨更好的场发射性能,其开启场强更低,以钨纳米线为基础生长成钨/氧化钨纳米线异质结构后,可以显著提高纳米线的场发射性能;其次,氧化钨是一种优异的气敏材料和催化剂,如果生长在钨纳米线上,可以增大比表面积和提高气敏性能和催化性能;再次,一维钨/氧化钨纳米线异质结构兼有两种物质各自优异的性能,未来有可能实现在纳米集成器件上的应用。为此,本项目进行了以下研究:(1)以金属催化生长的钨纳米线主干阵列为基础,采用气相沉积方法原位合成钨/氧化钨纳米线异质结构,实现纳米线异质结构的可控生长和大批量制备;(2)研究了反应温度、时间和气氛与钨/氧化钨纳米线异质结构形貌、尺度和产率的对应关系;(3)研究了钨和氧化钨纳米线的界面和位向关系,确定了异质结构的生长机理;(4)采用Fowler-Nordheim方法研究了钨/氧化钨纳米线异质结构的场发射性能,探究了“结构-场发射性能”关系;(5)采用纳米压痕技术研究了钨纳米线的力学性能,包括硬度、弹性模量和抗蠕变性能,为纳米线作为场发射用材料奠定了相应的力学基础。研究解决了钨/氧化钨纳米线异质结构的可控及大批量制备问题,并获取了钨/氧化钨纳米线异质结构场发射性能的基本数据及 “结构-场发射性能”的对应关系,从而为实际应用研究打下了坚实的基础。项目4年的研究工作取得了良好的进展和研究结果。目前,整个研究工作已顺利完成,正式发表期刊论文5篇,包括国际知名期刊论文4篇,国内核心期刊论文1篇,其中SCI收录5篇,EI收录5篇。在整个项目执行过程期间,项目负责人共参加国际/国内学术会议10次,其中5次做口头报告,1次担任分会主席,1次担任大会组委会委员。共培养博士后研究人员1名(已出站),研究生1名(已毕业),同时项目负责人被Elsevier出版集团聘为美国知名期刊《Materials Characterization》副主编,被中国材料研究学会青年工作委员会聘为常务理事、副主任。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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