La或N掺杂SiC纳米线的制备、场发射性能及第一性原理计算

采用化学气相沉积法和气相掺杂法,分别制备了La或N掺杂的Si C纳米线.利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线能量色散谱(EDS)分析和X射线衍射(XRD)等测试手段对两种产物的微观形貌、元素组成和物相结构进行了系统表征.以合成产物作为阴极,对其场发射性能进行测试,结果表明:Si C纳米线的开启电场值和阈值电场值由未掺杂的2.3、6.6 V*μm-1分别降低为1.2、5.2 V*μm-1(La掺杂)和0.9、0.4 V*μm-1(N掺杂).采用Material Studio软件中的Castep模块建立(3×3×2)晶格结构模型,对未掺杂、La或N掺杂Si C的能带结构和态密度进行计算,结果显示:La或N掺杂后,在费米能级附近产生了新的La 5d或N 2p掺杂能级,导致禁带宽度(带隙)变窄,使得价带电子更容易跨越禁带进入导带,从而改善Si C纳米线的场发射性能.