بررسي خواص گسيل ميداني آرايه‌ي نانو‌سيم‌هاي اكسيد روي آلاييده شده با طلا

Field Emission Studies of Au doped ZnO Nanowire Arrays

آرايه‌اي از نانوسيم‌هاي اكسيد روي از طريق لايه‌نشاني فلز طلا در محيط خلا بر روي زيرلايه‌ي فلز روي به همراه اكسايش حرارتي در هوا در دماي oC 400 و به مدت 4 ساعت ساخته شد. الگوي پراش پرتو ايكس مجموعه‌اي از قله‌هاي معيني مطابق با ساختار ورتسايت اكسيد روي نشان داد. تصوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي مشخص نمود كه نانوسيم‌هاي اكسيدروي با طول چندين ميكرون تشكيل شده‌اند. مطالعات طيف‌سنجي فوتوالكترون اشعه‌‌ي ايكس نشان داد كه اتم‌هاي Au و Zn در حالت اكسيد هستند. مطالعه‌ي گسيل ميداني الكترون به وسيله‌ي ساختار ديودي در فشار mbar8-10?1 صورت پذيرفت. مقدار ميدان عطف، مطابق تعريف براي چگالي گسيل جريان الكترون 2µA/cm 1/0، V/µm4/2 به‌دست آمد. نمودار فولر- نوردهيم (F-N) رفتار خطي را در كل محدوده‌ي ميدان اعمال شده مطابق با رفتار ذاتي گسيل‌كننده‌هاي نيم‌رسانا نشان داده است.

ZnO nanowire arrays have been synthesized by annealing of zinc foil coated with a thin layer of gold. The XRD pattern exhibited a set of well-defined diffraction peaks corresponding to the ZnO wurtzite phase. The SEM image revealed formation of ZnO nanowires having lengths up to several microns. XPS studies confirmed the oxidation state of Au and Zn. Field emission studies were carried out in a planar diode configuration at base pressure ~ 1×10-8 mbar. The turn-on field value, required to draw emission current density of 0.1 ?A/cm2, was found to be ~ 2.4 V/?m. The Folwer-Nordheim (F-N) plot showed linear behavior in the entire range of applied field indicating semiconducting nature of the emitter.