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《电子科技大学》 2005年
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新型铁电阴极材料电子发射特性及机理研究

陈忠道  
【摘要】:铁电阴极材料是一种在脉冲电压或脉冲激光激励下从铁电材料表面获得脉冲强流电子发射的新型功能材料。目前,它作为一种极有前途的阴极材料,已引起各国科学家的高度重视。本文主要就:1) 铁电阴极材料的制备;2) 电子发射测试系统的搭建;3) 电子发射试验的开展;4) 发射结果及机理的分析;5) 铁电阴极材料器件化的尝试等五个方面详细论述铁电阴极试验研究中取得的最新成果及经验。我们扩展了铁电阴极材料研究体系并建立了高效而可靠的测试系统,从而掌握了铁电阴极试验研究的核心技术;通过精细的微观及显微结构分析,结合材料极化特性的变化,从对比分析材料电子发射波形入手,对铁电阴极的电子发射特性及机理做出规律性的理论分析,得到具有自主技术特征的研究结果;在此基础上,进行了铁电真空二极管的试制,为铁电阴极的开发应用奠定了坚实的基础。论文研究主要内容如下: 1.在已有锆钛酸铅(PZT)材料研究基础上,着重对锆钛酸铅(PZT)、钛酸钡(BT)和钛酸铋钠(BNBT)这三个材料体系进行了深入系统研究。针对不同材料制作工艺、不同极化条件和不同发射试验条件下铁电阴极的电子发射性能,研究了发射性能与介电性能、压电性、铁电性和微观结构之间存在的关系。其中,对BT、BNBT两种环保无铅铁电材料电子发射性能的详细研究,并公开报道了其最大发射电流密度分别为30A/cm~2、20A/cm~2,这在国际上尚属首次。这对于扩展铁电材料研究体系,推动铁电材料的无铅化研究,具有启迪意义。 2.建立和改进高效率的电子发射电流密度测试系统,为理论分析和材料设计提供可靠的实验数据。从分析电磁干扰产生的来源机理出发,采用接地、屏蔽、线路匹配以及其他手段,有效地降低高压脉冲电子发射试验时,外界对电子发射信号的干扰强度,确保了试验工作的顺利开展。 3.研究了不同材料、不同结构的铁电阴极在不同激励电压脉冲作用下,能够达到的电子发射电流密度,对其束发射度和束亮度等发射稳定性进行了计算分析。通过试验数据的对比、归纳,优化铁电阴极的结构设计,确定铁电阴极的组分和电学参数与发射性能的匹配关系,获取最大的电流发射密度。尤其是采用硅橡胶作绝缘保护层,解决了样品击穿阈值过低的难题,提高了电子发射电流密度。 4.首次研究了铁电阴极陶瓷材料的压电参数与电子发射试验之间的关系,发现了压电系数d_(33)在电子发射过程中呈现的带有普遍意义的变化规律,并对相关机制做了解释。同时,也研究了试验条件对电子发射的影响。 5.研究了铁电电子发射机理,提出了新的观点。从电子发射波形分析入手,
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB34

【引证文献】
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1 钟文丽;白书欣;陈忠道;杨盛良;;高功率微波源用阴极材料的研究现状[J];材料导报;2008年11期
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1 钟文丽;高功率微波源用阴极材料研究[D];国防科学技术大学;2008年
【参考文献】
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【共引文献】
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10 唐旭晖;压电加速度计有限元模型及其应用研究[D];燕山大学;2012年
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4 张欢;一维ZnO半导体纳米线的制备与场发射特性研究[D];辽宁师范大学;2010年
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8 李杨;汽车制动助力器综合性能检测台的研究[D];长春工业大学;2010年
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10 周细文;扩展的肖特基热发射理论研究[D];电子科技大学;2011年
【同被引文献】
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1 於黄中;彭俊彪;;场致发射阴极材料的研究与进展[J];材料导报;2005年01期
2 牛斌;孙永志;陈冬冬;杨鸿生;;高功率微波源功率输出自动控制系统[J];电子器件;2006年01期
3 刘光诒,夏善红,朱敏慧,刘武;阵列场发射电子源的新进展[J];电子与信息学报;2001年05期
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9 江泽慧;黄安民;费本华;任海青;;利用近红外光谱和X射线衍射技术分析木材微纤丝角[J];光谱学与光谱分析;2006年07期
10 谭显裕;高功率微波新概念武器的技术现状和发展[J];航空兵器;2004年01期
【二级引证文献】
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1 唐涛;高功率微波大气传播非线性问题的数值研究[D];西南交通大学;2011年
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1 李若云;应用于虚阴极振荡器的铁电阴极研究[D];清华大学;2010年
【二级参考文献】
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1 王金淑,周美玲,张久兴,聂祚仁,左铁镛;碳化La_2O_3-Mo阴极材料的高温XPS研究[J];稀有金属材料与工程;2000年04期
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3 王金淑,周美玲,张久兴,姚草根,聂祚仁,左铁镛;La_2O_3-Mo阴极表面碳化层作用机制研究[J];金属学报;2000年11期
4 潘奇汉;浸渍钨次级电子发射体冷阴极材料[J];稀有金属;1995年04期
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2 质测;国内首套卫星质测系统问世[N];中国航天报;2009年
3 广文;R&S新品商用电信研究院[N];通信产业报;2006年
4 孙琎;CMMB测试系统设备招标结束 下一阶段为终端招标[N];第一财经日报;2008年
5 本报记者 张群英;一流测试铸造一流品质[N];网络世界;2005年
6 深圳商报记者 钟国斌;深沪交易所备战全流通IPO[N];深圳商报;2006年
7 北京自动测试技术研究所 冯建科;测试服务要走专业化之路[N];中国计算机报;2006年
8 晓瑜;听诊手机的“声带”[N];通信产业报;2004年
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1 陈忠道;新型铁电阴极材料电子发射特性及机理研究[D];电子科技大学;2005年
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7 刘金鹏;基于LabVIEW的液体加热器虚拟测试系统的研究与设计[D];山东大学;2005年
8 涂治河;汽车电器抗干扰电磁兼容试验台[D];重庆大学;2005年
9 刘泉;径流流速虚拟仪器测试系统的研究[D];华中农业大学;2005年
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