氧化鎢鉛筆狀納米結構陣列

氧化鎢是重要的半導體材料，它在電致變色器件、氣致變色器件、光伏電池等光電器件中有著廣泛應用。

近年來，納米結構的氧化鎢製備方法及其場發射特性受到關注，有關於氧化鎢納米結構的報導有納米線、納米棒、納米片、納米針尖和三維納米線網路等；這其中，氧化鎢納米棒、納米線、納米針尖表現出良好的場發射特性。場致電子發射在平板顯示器件、微波器件、X射線管和真空微電子器件等被廣泛應用，而具有低電場發射的場發射材料是實現上述應用的關鍵。

例如，一種氧化鎢鉛筆狀納米結構陣列，這種氧化鎢納米結構可以用於提高發射體的場增強因數，減小場發射的電場遮罩效應，是實現低電場發射的場發射材料。有學者對這種材料進行了研究，並採用以下方法製備：

1、以單晶矽片作為襯底，用丙酮和無水乙醇超聲清洗乾淨。

2、將矽片襯底放置在熱蒸發裝置中，將襯底清洗乾淨，放置真空蒸發室中，並與蒸發源保持一定的距離；

（1）通入惰性氣體作為環境氣氛，同時通入微量(例如3sccm)的氧氣，在蒸發室氣壓大約為20Pa的條件下加熱蒸發源和襯底；大約30分鐘內，將蒸發源溫度(Tb)由室溫加熱到Tb1(最佳值1150℃)，將襯底溫度(Ts)加熱到Ts1(最佳值是750℃)，使氧化鎢在襯底上成核；最後使Tb和Ts分別在Tb2(Tb2＝Tb1)和Ts2(Ts2＝Ts1)附近維持T2(範圍是10分鐘)，生成納米棒陣列；

（2）迅速增加Tb和Ts，使之分別增加到Tb3(範圍是：1250℃～1400℃，最佳值是1300℃ )和Ts3(最佳值是850℃)，維持T3(範圍是10分鐘)，利用蒸發和燒結效應來降低納米棒密度，即在此過程中，一些在步驟(4 )生成的納米棒被蒸發，而另外一些納米棒則與附近的多條納米棒結合在一起形成大直徑的納米棒，從而使納米棒密度降低；

(3)迅速減少Tb和Ts，使之分別減少到Tb4(最佳值為1100℃ )和Ts4(最佳值是700℃)，維持10分鐘，在直徑大的納米棒上端生成直徑小的納米棒；

(7)迅速減少Tb和Ts，使之分別減少到Tb5(最佳值是950℃ )和Ts5(比Ts4小50℃～150℃，最佳值是600℃)，維持T5(最佳值是10分鐘)，在直徑小的納米棒上面生成納米針尖；

(8)使Tb和Ts冷卻到室溫，取出樣品。製備過程使氧化鎢在襯底上依次生長為納米點、納米棒陣列、低密度納米棒陣列和鉛筆狀納米結構陣列。

與已經報導的一些氧化鎢納米材料場發射性能的比較，通過多步加熱方法製備出了W₁₈O₄₉鉛筆狀納米結構陣列，該陣列具有優越的場發射性能，可以作為冷陰極材料應用在冷陰極電子源、場 發射平板顯示器和冷陰極發光器件上。

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