Emisja polowa z warstw nanostruktur ZnO wytworzonych elektrochemicznie i bezprądowo w kąpieli chemicznej

Opisano wyniki badań polowej emisji elektronowej z nanostruktur ZnO (struktur 1D ZnO) wytworzonych elektrochemicznie i bezprądowo w roztworze heksametylenotetraaminy (C₆H₁₂N₄) i sześciowodnego azotanu cynku Zn(NO₃)₂ ·6H₂ O (metoda CBD: Chemical Bath Deposition). Struktury 1D ZnO osadzano na szklanych podłożach z przezroczystą warstwą przewodzącą ITO. Badania emisji polowej wykazały, że polowe emitery z tych struktur mają stosunkowo małe współczynniki wzmocnienia pola elektrycznego β (rząd stu do kilkuset) i duże wartości natężeń krytycznych pól elektrycznych Εth (rząd kilkunastu do pięćdziesięciu V/µm). Niektóre z badanych emiterów wykazywały niestabilną emisję elektronową. Analiza mikrofotografii SEM wytworzonych struktur 1D ZnO wskazuje, że zaniżone wartości współczynników wzmocnienia pola elektrycznego i duże wartości progowych natężeń pola elektrycznego wynikają ze zbyt gęstego ich upakowania. Obserwacje powierzchni emisyjnych i powierzchni anody po procesie emisji polowej wskazują, że niestabilność pracy niektórych emiterów wynika z niewystarczającej przyczepności struktur 1D ZnO do podłoża bądź ze zbyt dużych naprężeń na granicy podłożowej warstwy ITO i podstaw struktur 1D ZnO.

---

Investigation results of field electron emission from ZnO nanostructures (1D ZnO structures) have been presented. The tested structures were obtained in the electrochemical currentless process in the solution of hexam-ethylenotetraamine (C₆H₁₂N₄) and hydrated zinc nitrate (Zn(NO₃)₂⋅6H₂O) (CBD method - Chemical Bath Deposition). The 1D ZnO structures were deposited on glass substrates covered with conducting transparent layer of ITO. The field emission tests indicated that such field emitters show relatively low field enhancement factors β (hundred to few hundred) and large critical electric fields Εth (several to fifty V/µm). Some samples showed unstable emission. A SEM examination of the ZnO 1D structures indicate that low field enhancement factor and large threshold voltages are caused by too large structure density. Examination of the emitting and anode surfaces after field emission indicated that the unstable emission of some samples was caused by insufficient adhesion of the 1D structures to the substrate or by excessive stresses in the interface between ITO and 1D ZnO structures.