氩气等离子体刻蚀石墨烯片来增强其场发射性能

氩气等离子体刻蚀石墨烯片来增强其场发射性能

氨气等离子体刻蚀石墨烯片来增强其场发射性能斤钧雷一,

王欣

,

郑伟涛,

’

,

田宏伟

,

胡超权彭寅山汽车材料实验室一一

,

吉林大学材料科学与工程学院超硬国家重点实验室摘要经过

,

长春,

本文研究了氢等离子体刻蚀处理等离子体增强化学气相沉积。

制备出的石墨烯片,。

有效

地增强其场发射性能通过较短的时间刻蚀处理

,

发现其开启电压降低场发射的发射点增多特别是

分钟的等离子体刻蚀处理

,

其开启电压由

减小到

卿在电场强度为

,

卿时

的极限电流密度由发射性能。

增加到

泌

,

。

这也证明了等离子体刻蚀处理有效的提高了石墨烯片的场

关键字

石墨烯片

场发射性能

等离子体刻蚀

引言石墨烯片是有结构和物理性能【,

,

键的碳原子组成的单层片结构。

,

是

维的石墨材料,

。

石墨烯片有着非常吸引人的,

它具有原子级的厚度,

,

高的比表面积一

高的量子迁移率〕而且。

优异的机械性能非

常适合应用于像燃料电池成了石墨烯薄膜法操作复杂,,

高性能电容器。

,

场发射原材料等【,

,

它具有非常尖锐的边缘电子,

性能可能优于碳纳米管【〕最近成会明小组【利用电泳沉积的方法把化学方法制备出石墨烯片制备发现其有着非常优异的场发射性能例如低的开启电压。

,

大的电流密度但是这种方,

。

成本较高

。。

。

小组【〕利用

方法制备处理定向的石墨烯片,,

发,

现也有着非常优异的场发射性能这种石墨烯片生长不需要任何催化剂并且垂直生长在沉底表面非

常有利于电子器件的应用但是大部分制备出来的石墨烯片的顶部边缘都有一定弯曲的折皱【,

。

一

川

,

这种折皱的边缘恶化了石墨烯片的场发射性能

。

本文的研究主要是利用,

法在,

生长出定向的石墨烯片

。

然后

,

通过氢等离子体刻蚀,

处理移除石墨烯片顶部折皱的边缘并且经过等离子体的刻蚀处理还可以使石墨烯片的边缘更加尖锐

从而增强其场发射性能

。

结果与讨论图一是刻蚀前的石墨烯片的测试图片和。

图

和

是刻蚀后的石墨烯片测试图片,。

。

通过,

,

测试分析刻蚀,

,

后石墨烯片的弯曲边缘开始减少通过,

,

等离子体的刻蚀大部分石过量的离子刻蚀,

墨烯片顶部折皱的边缘都被移除了石墨烯片边缘被刻蚀掉

了

同时更加锐化其边缘后,。

刻蚀

,

导致尖锐的。

而刻蚀

基底上基本没有一片完整的石墨烯片林,,

全被刻蚀掉了,

图,

是刻蚀前后的场发射性能的测试结果图片分析刻蚀前后的场发射性能发现刻蚀前和刻蚀后,

的石墨烯片的开启电压分别为,,

和,

林

另外,。

,

场增强因

子分别为

和

。

到

卿

,

在电场强度为,

特别是经过分钟的等离子体刻蚀处理其开启电压由林增加到卿时的极限电流密度由,,。

减小

分析石墨烯片经过等离子体刻蚀处理后场发射性能增强的原因可能是由于石墨烯片顶部折皱的边

缘都被移除了并且更加锐化其边缘增强了场增强因子减少了屏蔽效果石墨烯片尖锐的边缘,,

,

因为

非常薄只有原子量级高的比表面积有效的增强了石墨烯片表面局域电子场强而且尖锐的边缘有利,

于电子的发射

,

降低了开启电压【,

一

。

另外

,

在等离子体刻蚀处理的过程中,

,

离子的轰击可能导致一

了石墨烯片表面形成了很多的缺陷

这些缺陷可能成为附加的场发射点

增强了场发射性能【

〕

。

结论在本文的研究中,

我们研究了氢等离子体刻蚀处理石墨烯片增强其场发射性能的效果,,。

。

发现等离子

体处理石墨烯片增强场发射性能主要归于石墨烯片的物理变化如石墨烯片顶部折皱的边缘都被移除了并且更加锐化其边缘增强了场增强因子减少了屏蔽效应增加了额外的场发射点我们相信等离子刻蚀处理可以有效地提高石墨烯片及其相关材料的场发射性能。

氩气等离子体刻蚀石墨烯片来增强其场发射性能

参考文献』,,,,,,

儿,

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形,

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侧,

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