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具有超高电流发射稳定性的SiC柔性场发射阴极材料

利用纳米半导体组元构建兼具机械柔性和优越性能的功能柔性电子器件,在电子织物、分布式传感器以及便携式能量存储设备等领域具有广泛的应用前景,是当前国际活跃的研究热点之一。其中,低维半导体纳米结构柔性场发射阴极材料由于其独特的可变形和弯曲特性,并可通过拉伸和弯曲实现阴极的电阻率及场发射性能的调控,为新颖高效的柔性电子器件研发带来了契机,近年来颇受关注。然而,其大规模、集成化应用于柔性电子设备中仍面临着诸多挑战,如何在获得更低的开启电场的同时,赋予其更高的电子发射稳定性,以及在高温和大形变等苛刻服役条件下时仍保持优异的电学、力学稳定性以及优良的机械柔性,亟待完善和发展。

最近,宁波工程学院杨为佑教授课题组与复旦大学方晓生教授合作,协同利用局域场强增强效应和能带调控,研发出具有超高电流发射稳定性的P掺杂SiC纳米颗粒薄膜柔性场发射阴极材料。在室温至673 K服役条件下,其开启电场低至0.73 V/μm,电子发射波动性仅为±2.1%–3.4%,且其综合场发射性能几乎不受高温、弯曲状态和次数等苛刻服役条件的影响,同时拥有良好的机械柔性和高温电子发射稳定性。上述优异的综合场发射性能主要归因于多构建的SiC纳米颗粒兼具结构稳定性和低长径比、优异的界面结合以及P掺杂的能带调控,能够有效规避场发射过程产生的诸如焦耳热、静电力及屏蔽效应等负面因素的影响。此项研究将有力推动SiC柔性场发射阴极材料的器件化应用,相关成果发表在Advanced Science上(10.1002/advs.201500256)

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具有超高电流发射稳定性的SiC柔性场发射阴极材料

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