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高义华教授团队在电子源发射器研究取得进展

来源:物理学院 点击次数:1424次 发布时间:2017-02-20 16:09:21 编辑:宣传部

  本报讯(通讯员 刘欢)2月1日,综合科学类国际权威学术期刊《纳米能源》(Nano Energy)正式发表了物理学院和光电国家实验室双聘教授高义华博士团队的最新电子源研究成果《基于3D石墨烯气凝胶的修饰微结构的超弹性与超轻质电子源》(Superelastic and ultralight electron source from modifying 3D reduced graphene aerogel microstructure)。


  场发射器是电子源的核心器件。由于一般的场发射器件缺乏柔性,实际所应用的空间尺寸受到限制。该团队制备出柔性高性能的场发射器则可实现“更小更有效”的灵活电子源,以适用于多种场合甚至于太空之中。


  研究人员巧妙利用石墨烯气凝胶独特的蓬松结构,减少屏蔽效应;利用银纳米颗粒与碳纳米管,分别修饰石墨烯片的表面,改变其纳米微结构,制备出高性能的场发射器件。石墨烯气凝胶的3D网络结构不仅赋予该发射器件的可压缩和超轻特性,而且将原有单片石墨烯片的长径比延伸至整个网络。该方法不仅巧妙地避开传统材料具有强屏蔽效应的缺点,而且提出通过修饰材料微结构进而提升场发射器件性能的新思路。

  

  研究表明,通过采用银纳米颗粒与碳纳米管,石墨烯气凝胶的开启场强从原先的1.67 V μm-1分别降至1.35 V μm-1和0.87 V μm-1。使用该修饰的方法效果明显,并且碳纳米管修饰的效果优于银纳米颗粒。此外,通过模拟计算显示,压力的作用会进一步减弱相邻石墨烯片之间的屏蔽效应,进而增强场发射性能,这与实际测试的结果相符合。


  该研究工作得到国家自然科学基金项目的资助,也是多家研究单位(武汉大学等)的通力合作的成果。光电国家实验室博士生杨从星为第一作者,高义华教授为通讯作者、刘逆霜副教授为共同通讯作者。