Emisja polowa z warstw nanostruktur ZnO wytworzonych elektrochemicznie i bezprądowo w kąpieli chemicznej

• Autorzy: Znamirowski Z. , Pleszkun M. , Teterycz H.

Warianty tytułu

EN

Field electron emission from ZnO nanostructures made electrochemically and with chemical bath in aqueous solutions

• Konferencja: Konferencja Techniki Próżni. 9 ; Workshop on Field Emission from Carbonaceous Materials ; 6-9.06.2011; Cedzyna, Polska
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opisano wyniki badań polowej emisji elektronowej z nanostruktur ZnO (struktur 1D ZnO) wytworzonych elektrochemicznie i bezprądowo w roztworze heksametylenotetraaminy (C₆H₁₂N₄) i sześciowodnego azotanu cynku Zn(NO₃)₂ ·6H₂ O (metoda CBD: Chemical Bath Deposition). Struktury 1D ZnO osadzano na szklanych podłożach z przezroczystą warstwą przewodzącą ITO. Badania emisji polowej wykazały, że polowe emitery z tych struktur mają stosunkowo małe współczynniki wzmocnienia pola elektrycznego β (rząd stu do kilkuset) i duże wartości natężeń krytycznych pól elektrycznych Εth (rząd kilkunastu do pięćdziesięciu V/µm). Niektóre z badanych emiterów wykazywały niestabilną emisję elektronową. Analiza mikrofotografii SEM wytworzonych struktur 1D ZnO wskazuje, że zaniżone wartości współczynników wzmocnienia pola elektrycznego i duże wartości progowych natężeń pola elektrycznego wynikają ze zbyt gęstego ich upakowania. Obserwacje powierzchni emisyjnych i powierzchni anody po procesie emisji polowej wskazują, że niestabilność pracy niektórych emiterów wynika z niewystarczającej przyczepności struktur 1D ZnO do podłoża bądź ze zbyt dużych naprężeń na granicy podłożowej warstwy ITO i podstaw struktur 1D ZnO.

EN

Investigation results of field electron emission from ZnO nanostructures (1D ZnO structures) have been presented. The tested structures were obtained in the electrochemical currentless process in the solution of hexam-ethylenotetraamine (C₆H₁₂N₄) and hydrated zinc nitrate (Zn(NO₃)₂⋅6H₂O) (CBD method - Chemical Bath Deposition). The 1D ZnO structures were deposited on glass substrates covered with conducting transparent layer of ITO. The field emission tests indicated that such field emitters show relatively low field enhancement factors β (hundred to few hundred) and large critical electric fields Εth (several to fifty V/µm). Some samples showed unstable emission. A SEM examination of the ZnO 1D structures indicate that low field enhancement factor and large threshold voltages are caused by too large structure density. Examination of the emitting and anode surfaces after field emission indicated that the unstable emission of some samples was caused by insufficient adhesion of the 1D structures to the substrate or by excessive stresses in the interface between ITO and 1D ZnO structures.

Słowa kluczowe

PL

emitery polowe; nanostruktury ZnO; metody CBD

EN

field electron emitters; ZnO nanostructures; CBD methods

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 52, nr 8
• Strony: 95--97
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Znamirowski Z.

autor

Pleszkun M.

autor

Teterycz H.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

Bibliografia

• [1] Xu N. S., Huq S. E.: Novel cold cathodes and applications. Mat. Sci. Eng. R 48 (2005), 47-189.
• [2] Zhu G. P., Xu C. X., Zhu J., Li X., Zheng K., Liu J. P., Lu C. G., Cui Y. P.: Characteristics of ultraviolet amplified spontaneous emission from zinc oxide nanowires. Optical Mater. 31 (2008), 181-183.
• [3] Huh M. S., Won S-J., Yang B. S., Oh S., Oh M. S., Jeong J. K., Kim H. J.: Improvement in the performance of ZnO thin film transistors by using ultralow-pressure sputtering. J. Vac. Sci. Technol. B 29 (3) (2011), 031201-1-031201-5.
• [4] Bolink H. J., Brine H., Coronado E., Sessolo M.: Ionically Assisted Charge Injection in Hybrid Organic-Inorganic Light-Emitting Diodes. ACS Appl. Mater. Interf. 2 (10) (2010), 2694-2698.
• [5] Barth S., Hernandez-Ramirez F., Holmes J. D., Romano-Rodriguez A.: Synthesis and applications of one-dimensional semiconductor. Prog, in Mater. Sci. 55 (2010), 563-627.
• [6] Zhua Y. F., Shena W. Z.: Synthesis of ZnO compound nanostructures via a chemical route for photovoltaic applications. Appl. Surf. Sci. 256 (2010), 7472-7477.
• [7] Wang Y., Lu J., Bie X., Gong L., Li X., Song Da, Zhao X., Ye W., Ye Z.: Transparent conductive Al-doped ZnO thin films grown at room Temperature. J. Vac. Sci. Technol. A29 (3) (2011), 031505-1-031505-6.
• [8] Xing X., Zheng K., Xu H., Fang F., Shen H., Zhang J., Zhu J., Ye Ch., Cao G., Sun D., Chen G.: Synthesis and electrical properties of ZnO nanowires. Micron 37 (2006), 370-373.
• [9] Chen C.-H., Chang S.-J., Chang S.-Po, Tsai Yao-Ch., Chen I-Ch., Hsueh Ting-Jen, Hsu Ch.-L.: Enhanced field emission of well-aligned ZnO nanowire arrays illuminated by UV. Chem. Phys. Lett. 490 (2010), 176-179.
• [10] Nakanishi Y., Miyake A., Kominami H., Aoki T., Hatanaka Y., Shimaoka G.: Preparation of ZnO thin films for high-resolution field emission display by electron beam evaporation. Appl. Surf. Sci. 142 (1999), 233-236.
• [11] Wang W., Zhang G., Yu L., Bai X., Zhang Z., Zhao X.: Field emission properties of zinc oxide nanowires fabricated by thermal evaporation. Physica E 36 (2007), 86-91.
• [12] McLoughlin C., Hough P., Costello J., McGlynn E., Mosnier J. P.: Growth and field emission properties of ZnO nanostructures deposited by a novel pulsed laser ablation source on silicon substrates. Ultramicroscopy 109 (2009), 399-402.
• [13] Jung J-H., Lee Se-J., Hwang H. S., Baik H. K., Cho N-I.: Fabrication of IZO transparent conducting thin films by the use of magnetron sputtering equipped with ion-beam system. J. Soc. Inform. Disp. 17 (2009), 745-750.
• [14] Vayssieres L.: Growth of arrayed nanorods and nanowires of ZnO from aqueous solutions, Adv. Mater. 15 (2003), 464-466.
• [15] Karpyna V. A., Evtukh A. A., Semenenko M. O., Lazorenko V. I., Lashkarev G. V., Khranovsky V. D., Yakimova R., Fedorchenko D. A.: Electron field emission from ZnO self-organized nanostructures and doped ZnO:Ga nanostructured films. Microel. J. 40 (2009), 229-231.
• [16] Lee C. J., a) Lee T. J., Lyu S. C., and Zhang Y., Ruh H. and Lee H. J.: Field emission from well-aligned zinc oxide nanowires grown at low temperature. Appl. Phys. Lett. 81 (2002), 3648-3650.
• [17] Gröning O., Küttel O. M., Emmenegger Ch., Gröning P., Schlapbach L.: Field emission properties of carbon nanotubes. J. Vac. Sci. Technol. B 18 (2) (2000), 665-678.
• [18] Wang Z. L., Luo Q., Li J. J., Wang Q., Xu P., Cui Z., Gu Z. Z.: The high aspect ratio conical diamond tips arrays and their field emission properties. Diam. Rel. Mater. 15 (2006), 631-634.