氧化鋅奈米顆粒/氧化鋅奈米柱結構之場發射特性研究

Field Emission Enhancement of ZnO Nanorods Assisted by the Decoration of ZnO Nanoparticles

黃信雄(Xin-Xiong Huang)

指導教授 ： 陳永芳

國立臺灣大學/理學院/物理研究所/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2010.01860

摘要

本論文研究以一簡單方法降低場發射的啟動電場（turn-on electric field），提升場發射效率，達到簡能省能的目的。氧化鋅奈米柱（nanorod）表面成長氧化鋅奈米顆粒（nanoparticle），形成氧化鋅奈米顆粒�氧化鋅奈米柱結構。實驗結果發現氧化鋅奈米顆粒�氧化鋅奈米柱結構的場發射增強參數（enhancement factor）比上單純氧化鋅奈米柱，可以從1488大幅提升至3485。而啟動電壓也可以從4.98 V/μm降低至1.84 V/μm。其中主要的機制是，因為氧化鋅奈米柱的表面鈍化（surface passivation），使得奈米柱能量空隙（band gap）發光增強達約50倍，加上奈米顆粒頂端的電子累積，提高其表面上方電位梯度，使得處於電場中的氧化鋅奈米柱更有效地發射電子，以達到降低啟動電壓的目標。但是如此的方法，則對於氧化鋅奈米錐（nanocone）就沒有增強的效應。我們相信，將此方法應用到其他材料的場發射之中，也可以發現令人驚奇的效果。

關鍵字

氧化鋅 ； 場發射 ； 奈米柱 ； 奈米顆粒

並列摘要

We have demonstrated that the field emission performance of ZnO nanorods can be greatly enhanced by the decoration of ZnO nanoparticles. It was found that the turn-on electric field (the electric field at which the current density reaches 10 μA/cm^2) can be reduced by about three times, and the field enhancement factor can be enlarged by about 2.5 times. The underlying mechanisms can be attributed to both effects of surface passivation as well as the enhanced electric potential gradient generated by nanoparticle geometry, with the latter one as the dominant factor. Our finding shown here may pave an excellent route for the improvement of field emission properties in many materials.

並列關鍵字

ZnO ； Field Emission ； Nanorod ； Nanoparticle

參考文獻

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