稀土掺杂钼的强韧化与电子发射性能研究

介绍了作者们近年来在稀土钼研究方面所取得的成果研究结果表明，稀土氧化物（La2O3，Y2O3）在强化钼的同时，对钼具有显著的韧化作用，即具有综合强韧化作用．稀土钼不仅是优良的结构材料，而且是优异的热阴极材料，有广泛的应用前景．

表面微结构对碳化硅晶须掺杂石墨阴极爆炸电子发射性能的影响

爆炸发射阴极已广泛应用于高功率微波源,但常规场致爆炸发射阴极存在使用寿命短或电子发射不均匀的问题,改善阴极材料是解决这一问题的有效途径.本文将碳化硅晶须掺杂到石墨中制备得到阴极,从二极管电流波形上升沿和输出微波脉宽产生的变化着手,分析了碳化硅晶须掺杂石墨阴极表面材料成分和微观形貌对其电子发射性能的影响机理.研究发现,碳化硅晶须的存在,不仅有利于阴极场发射的快速启动、发射微点数目增多,还有利于降低等离子体膨胀速度、抑制脉冲缩短现象,使得输出微波脉宽增大.随着脉冲发射数量增多,碳化硅晶须掺杂石墨阴极表面被等离子体不断"抛光",微凸起形状因子减小、均匀性提高,场发射启动速度减慢,但输出微波脉宽增大.

稀土钨、钼电极电子发射性能研究与应用开发

介绍了笔者最近几年关于稀土钨、钼材料的研究工作。研究结果表明 ,在钨和钼中掺入不同稀土氧化物种类和含量 ,可制成系列稀土钨电极材料 ,其综合焊接性能超过先行的钍钨电极材料 ,克服了钍钨电极的放射性污染。所研制的稀土钼材料 ,具有工作温度低、韧性好和无放射性污染 ,由于发射稳定性的突破 ,使稀土钼阴极材料达到实用化。

用离子束控制材料电子发射性能及应用

研究了用离子束技术控制材料表面电子发射性能的方法 ,报告这一技术在抑制行波管栅极电子发射。

[100]、[110]、[111]CeB_6单晶区熔生长与热电子发射性能研究

结合放电等离子烧结技术和光学区熔法成功制备了CeB_6单晶,采用X射线劳埃定向系统对单晶的晶向进行分析并精密切割,获得了[100]、[110]、[111]取向的CeB_6单晶,重点对[100]CeB_6单晶的结构和晶体质量进行系统表征和分析,结果表明获得的[100]CeB_6单晶晶体质量高,完整性好,半高宽仅为0.24o。热电子发射性能测试结果表明,随着阴极温度从1773 K增加到1973 K,[100]、[110]、[111]单晶的最大发射电流密度分别增加了2.6、3.2、1.5倍。[100]CeB_6单晶具有最好的热发射性能,在阴极加热温度T=1973 K、外加电压4 kV时,最大发射电流密度达到64.77 A·cm^(–2),有效逸出功为2.821 eV,其最大发射电流密度值高于目前文献已报道水平。实验结果显示,实验制备得到的[100]CeB_6单晶的热电子发射性能非常优异,具有良好的应用前景。

稀土-钼阴极二次电子发射性能研究

运用液固、液液、固固掺杂等方法制造稀土氧化物,并掺杂钼粉,而后运用等离子体的快速烧结与常规的高温、压制的烧结分别制造稀土-钼金属陶瓷的材料,同时应用金相显微镜与发射性能测试的方法对这些样品的微观结构和二次的电子发射的性能实施研究。结果显示稀土的氧化物混合均匀掺杂和组织上的细化,将有助于提高材料的发射性能。在实行高温的氢气处理后,会让这些样品的激活温度大幅度的降低,而发射系数就会大幅度的提高。

PLZT阴极的电子发射性能研究

本文研究了添加不同摩尔分数镧的PZT阴极的电子发射性能,从表面介质层理论和相变发射理论两方面探讨了获得优异发射性能的阴极材料的方法。

第二相粒子大小对Mo-La_2O_3阴极电子发射性能的影响

利用溶胶-凝胶、氢气还原及热压工艺制备了纳米复合Mo-4La2O3(质量分数,%)阴极材料,其显微组织中La2O3粒径小于100nm,而常规Mo-4La2O3阴极中La2O3粒径为200～300nm。在真空击穿实验中发现La2O3粒径对于阴极电子发射性能有显著的影响,纳米复合阴极的电子发射能力远高于常规阴极的发射能力,其电子发射点遍布整个阴极表面,而常规阴极电子发射点只是集中在一小块区域。通过建立金属-半导体电子相互作用模型,计算并绘制了Mo及La2O3中电子隧穿几率随La2O3粒径变化的关系曲线,解释了纳米复合阴极电子发射能力强的原因。

悬浮区域熔炼法制备Ce_(1-x)Pr_xB_6单晶体及其热发射性能研究

以CeB6和PrB6粉末为原料,采用放电等离子烧结结合悬浮区域熔炼法成功制备了晶体质量良好的多元稀土六硼化物Ce1-xPrxB6（x=0.1、0.2、0.4）单晶体,并系统研究了该系列单晶体（100）晶面热电子发射性能。结果表明：Ce0.8Pr0.2B6单晶（100）晶面具有最好的热发射性能,在1873 K,最大电流发射密度达到66.07 A/cm^2,比CeB6单晶的电流发射密度提高约20%。此外,Ce0.9Pr0.1B6、Ce0.6Pr0.4B6单晶（100）晶面的热发射电流密度分别为65.81 A/cm^2和65.31 A/cm^2。Ce0.8Pr0.2B6单晶（100）晶面的逸出功最低,为2.61 eV,其它单晶（100）晶面的逸出功在2.64～2.753 eV范围内。因此,Ce1-xPrxB6多元稀土六硼化物单晶具有良好的发射性能和低的逸出功,作为热阴极材料有很好的应用前景。

类金刚石膜的光学及场发射性能研究现状

类金刚石膜以其优良的性能广泛应用于机械、电子、光学和生物医学等许多领域。主要介绍了DLCF的光学及场发射性能研究进展,并对研究现状进行了分析和展望。

金刚石薄膜电子场发射研究进展

综述了近年来金刚石和类金刚石薄膜电子场发射性能的研究进展。金刚石薄膜是出色的场发射材料,由于其很低的或者是负的电子亲和势(导带能级位于真空能级之上)和良好的化学稳定性,在真空微电子和场发射显示领域具有广阔的应用前景。

La_(1-x)Nd_xB_6阴极材料的制备及性能研究

以高纯金属La块、Nd块和B粉为原料,通过蒸发–冷凝与放电等离子烧结(SPS)结合的技术成功制备了高纯高致密的多元稀土六硼化物La1-xNdxB6块体材料。系统研究了La1-xNdxB6材料的物相组成、力学性能、电阻率及热电子发射性能。结果表明,采用上述工艺制备了高纯高致密的La1-xNdxB6单相块体材料。烧结样品的维氏硬度和抗弯强度可达26.70 GPa和230.48 MPa。热电子发射性能测试结果表明,La0.1Nd0.9B6成分块体具有最佳的热发射性能,在1600℃,4 k V外加电压条件下,发射电流密度达到32.04 A/cm2,零场电流密度达到12.72 A/cm2,在同样条件下优于纯La B6和Nd B6块体材料的热发射性能。计算得到La0.1Nd0.9B6在不同温度下的平均有效逸出功为2.72 e V,表明适当比例的复合可以降低逸出功,提高热电子发射性能。

定向凝固LaB6-(Ti,Zr)B2共晶的组织与性能

采用激光区熔技术制备了LaB6-(Ti,Zr)B2共晶复合材料,对共晶复合材料的微观组织形貌、力学性能和热电子发射性能进行了系统的研究。结果表明,通过区熔技术获得的复合材料增强相为全固溶体;随着凝固速率从V=8mm/h增加到V=200mm/h,(Ti,Zr)B2纤维非常规整、均匀的排列在LaB6基体中,且纤维的直径和共晶间距逐渐减少、面密度逐渐增大。当V=200mm/h,LaB6-(Ti,Zr)B2共晶复合材料的维氏硬度为18.4 GPa;断裂韧性呈现出各向异性,在垂直和平行纤维的方向上,断裂韧性值分别为4.5 MPa.m^1/2和2.5 MPa.m^1/2,垂直于纤维方向上复合材料优异的断裂韧性归因于裂纹的桥连机制;采用二极管原理对复合材料的热电子发射特性测试发现:当阳极温度从1400℃增大到1600℃时,最大电流密度分别为4.86 A/cm^2、10.13 A/cm^2、19.21A/cm^2,对应的功函数分别为2.92 eV、2.76 eV、2.65 eV。

界面过渡层对非晶金刚石薄膜电子场发射性能的影响

在Au/Si和Ti/Si和Si 3种不同的衬底材料上 ,通过真空磁过滤弧源沉积技术制备了无氢高sp3 键含量非晶金刚石薄膜 (amorphousdiamond ,AD) .使用阳极覆盖有低压荧光粉的二极管型结构 ,对其电子场发射性能和荧光显示进行了研究 .测试表明 ,衬底过渡层对非晶金刚石薄膜的场发射行为产生重大的影响 .通过二次离子质谱 (SIMS)测试分析了AD/Ti/Si和AD/Si中界面的成分分布 .由于Ti和C之间的互扩散和反应 ,存在一定的浓度梯度 ,形成了衬底和AD薄膜之间良好的接触 ,有效降低了界面的接触势垒高度 ,使电子容易从衬底进入到AD薄膜中去 ,从而显著改善了AD薄膜的电子场发射性能 .在电场强度E =1 9 7V/ μm时 ,获得的电子场发射电流密度为 0 35 2mA/cm2 ,大大高于同场强下AD/Au/Si和Au/Si的数值 .

含碳气氛对表面传导电子发射显示器发射性能的影响

采用实验的方法,研究了含碳气氛下表面传导电子发射显示器(SED)的电子发射性能。通过测量和比较普通真空环境与含碳气氛下电子发射的特性参数发现,通入含碳气氛能明显提高电子发射性能,器件电流If和发射电流Ie的值在通入含碳气氛后明显改变,表面传导电子发射效率ρ也明显提高。

非晶金刚石膜的电子场发射性能研究

研究了用真空磁过滤弧沉积（ＦＡＤ）方法制备的非晶金刚石薄膜（ａＤＦ）的电子场发射性能，其最小阈值电压为２．１Ｖ。ｓｐ３键含量不同的ａＤＦ发射性能也不同，适当的ｓｐ２键含量能降低阈值电压，提高ｓｐ３键含量能提高发射稳定性。根据实验结果提出了一种发射机制。

氧化钪掺杂、亚微米结构多孔钨基扩散阴极的研究

为了改进氧化钪的分布均匀性及提高阴极表面氧化钪的扩散补充能力,作者在前期研究的基础上,分别采用液固掺杂和液液掺杂的方法制备了Sc2O3掺杂W粉基材,研究了利用这种W粉制作多孔钨基体的工艺技术和多孔体的微观结构.研究表明在改进压制、烧结技术的基础上,可以获得具有适当孔度的亚微米结构多孔基体.氧化钪在基体中的分布得到进一步改进.在这种基体中铝酸盐的浸渍率可以达到常规浸渍阴极的要求.发射试验结果表明,阴极具有很高的发射水平.研究还证实多孔体的结构越趋细微,越有利于阴极的发射均匀性和耐离子轰击的性能的改善.

在钨电极中添加稀土元素的优化研究

在保证材料能顺利进行塑性加工的前提下,为了提高钨电极的热电子发射能力,对几种稀土元素对钨电极材料的影响情况进行了研究,结果表明:添加总量为钨基体质量2%的稀土氧化物,且Y2O3∶(La2O3+CeO2)比例为3∶2的钨电极,其综合性能最佳。

掺杂和复合稀土六硼化物的研究进展

稀土六硼化物(rare earth hexaboride,REB_(6))作为热电子发射阴极材料已经应用于各种电子发射器件中,技术的发展对REB_(6)单晶阴极材料的电子发射和力学性能提出了更高的要求.掺杂稀土元素能改善发射性能,加入过渡族金属二硼化物(transition metal boride,TMB_(2))形成共晶复合材料可以提高力学性能.采用区域熔炼法制备的掺杂REB_(6)单晶和REB_(6)与TMB_(2)定向凝固共晶复合材料都是极具应用前景的大尺寸阴极材料.首先,总结了二元REB_(6)的晶体结构和热发射性能,包括晶体取向和稀土元素对REB_(6)单晶热发射性能的影响.然后,综述了掺杂和复合REB_(6)的研究进展,重点总结了材料的性能,从实验和计算结果出发探讨了影响性能的因素.

钨电极材料

随着现代科学技术的发展,钨极惰性气体保护焊(TIG)和等离子体(PLASMA)领域里正兴起自动焊接和高精密焊接、切割的新技术。同时,由于焊接母材的种类、规格、形状日趋繁多,对电极的材质及电孤特性提出更苛刻的要求。要求新型电极材料应具有低电阻率;高导热率;易起弧、良好的电子发射性;不喷溅;电孤特性不因工作中端部熔融变形和消耗而发生变化;有良好的抗蚀性和抗变形性。钨的熔点为金属之冠,而且电子发射性能好,以钨为基。