类金刚石碳复合薄膜的电化学沉积及其场发射性能.pdf

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1、物理化学学~E(WuliHuaxueXuebao)JulyActaPhys．一Chim．．2016，32(7)，1839—18431839[Article】doi：10．3866／PKU．WHXB201604063www．whxb．pku．edu．CI1石墨烯，类金刚石碳复合薄膜的电化学沉积及其场发射性能姜金龙张霞杜金芳王琼戴剑锋魏智强f兰州理工大学理学院应用物理系，兰州730050)摘要：采用液相电化学方法在硅基底上制备了石墨烯掺杂的类金刚石碳复合薄膜，探讨了电化学沉积复合薄膜的机理。利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、

2、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换E#I,(FTIR)光谱技术对薄膜表面形貌和微观结构进行了分析表征。结果表明，石墨烯片均匀分散沉积在含氢类金刚石碳(a-C：H)基体中，沉积的石墨烯／类金刚石(G／a-C：H)复合薄膜表面相对均匀平整。场发射测试显示石墨烯掺杂使开启电场从4．7V·pm增加至5．8V·um～，场发射电流密度从384pA·cm显著增加至876pA·cm～。关键词：类金刚石碳膜；石墨烯；电化学沉积；场发射中图分类号：0646ElectrochemicalDepositionandFieldEmissionPropertieso

3、fGraphene／Diamond-LikeCarbonNanocompositeFilmsJIANGJin—LongZHANGXiaDUJin-FangWANGQiongDAIJian--FengWEIZhi·-Qiang(DepartmentofAppliedPhysics,SchoolofScience,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,PR．China、Abstract：Graphene-dopeddiamond-likecarbon(G／a-C：H)nanocompositef

4、ilmswerefabricatedusingaliquid．phaseelectrochemicalmethod．AnanocompositefiImgrowthmechanismjSproposedanddiscussed．Thedepositedfilmswerecharacterizedusingscanningelectronmicroscopy(SEM)，Ramanspectroscopy,transmissionelectronmicroscopy(TEM)，andFouriertransforminfrared(FTIR)s

5、pectroscopy．Theresultsshowedthatgraphenesheetswerehomogeneouslydispersedinahydrogenatedamorphouscarbon(a-C：H)matrix．ThedepositedG／a-C：Hfilmsurfacewasuniformandsmooth．Fieldemissionexperimentsshowedthalgraphenedopingslightlyincreasedtheturn—onfield，fr0m4．7to5．8V·Um～，andsigni

6、ficantlyimprovedthecurrentdensity,fr0m384to876pA·cm～．KeyWords：Diamond-likecarbonf¨m：Graphene；Electrodeposition；Fieldemission1引言子亲和势、低功函数、高热导率和优异的物理化类金刚石碳膜具有良好的机械性能，如高的学稳定性，类金刚石碳膜作为场电子发射材料在硬度和模量、低的摩擦系数和高的耐磨性以及从场发射平板显示和真空微电子器件等领域显示出红外到紫外较宽范围内的高透过率等性质，其作广阔的应用前景。虽然类金刚石碳膜显示出良好为

7、固体表面润滑、耐磨涂层和增透减反薄膜广泛的场发射行为，如低的开启电场，但是由于薄膜应用于机械和电子工业领域一。近年来，由于低电电阻率过大导致场发射电流密度低，这极大限制Received：January29，2016；Revised：April5，2016；PublishedonWeb：April6，2016．Correspondingauthor．Email：golden_clragon@126．com；Tel：+86·931—2973780．TheprojectwassupportedbytheNationalNaturalScience

8、FoundationofChina(51105186)．国家自然科学基金(51105186)资助项目⑥EditorialofficeofActaPhysico—ChimicaSi