氧化钨铅笔状纳米结构阵列

氧化钨是重要的半导体材料，它在电致变色器件、气致变色器件、光伏电池等光电器件中有着广泛应用。

近年来，纳米结构的氧化钨制备方法及其场发射特性受到关注，有关于氧化钨纳米结构的报道有纳米线、纳米棒、纳米片、纳米针尖和三维纳米线网络等；这其中，氧化钨纳米棒、纳米线、纳米针尖表现出良好的场发射特性。场致电子发射在平板显示器件、微波器件、X射线管和真空微电子器件等被广泛应用，而具有低电场发射的场发射材料是实现上述应用的关键。

例如，一种氧化钨铅笔状纳米结构阵列，这种氧化钨纳米结构可以用于提高发射体的场增强因子，减小场发射的电场屏蔽效应，是实现低电场发射的场发射材料。有学者对这种材料进行了研究，并采用以下方法制备：

1、以单晶硅片作为衬底，用丙酮和无水乙醇超声清洗干净。

2、将硅片衬底放置在热蒸发装置中，将衬底清洗干净，放置真空蒸发室中，并与蒸发源保持一定的距离；

（1）通入惰性气体作为环境气氛，同时通入微量(例如3sccm)的氧气，在蒸发室气压大约为20Pa的条件下加热蒸发源和衬底；大约30分钟内，将蒸发源温度(Tb)由室温加热到Tb1(最佳值1150℃)，将衬底温度(Ts)加热到Ts1(最佳值是750℃)，使氧化钨在衬底上成核；最后使Tb和Ts分别在Tb2(Tb2＝Tb1)和Ts2(Ts2＝Ts1)附近维持T2(范围是10分钟)，生成纳米棒阵列；

（2）迅速增加Tb和Ts，使之分别增加到Tb3(范围是：1250℃～1400℃，最佳值是1300℃ )和Ts3(最佳值是850℃)，维持T3(范围是10分钟)，利用蒸发和烧结效应来降低纳米棒密度，即在此过程中，一些在步骤(4 )生成的纳米棒被蒸发，而另外一些纳米棒则与附近的多条纳米棒结合在一起形成大直径的纳米棒，从而使纳米棒密度降低；

(3)迅速减少Tb和Ts，使之分别减少到Tb4(最佳值为1100℃ )和Ts4(最佳值是700℃)，维持10分钟，在直径大的纳米棒上端生成直径小的纳米棒；

(7)迅速减少Tb和Ts，使之分别减少到Tb5(最佳值是950℃ )和Ts5(比Ts4小50℃～150℃，最佳值是600℃)，维持T5(最佳值是10分钟)，在直径小的纳米棒上面生成纳米针尖；

(8)使Tb和Ts冷却到室温，取出样品。制备过程使氧化钨在衬底上依次生长为纳米点、纳米棒阵列、低密度纳米棒阵列和铅笔状纳米结构阵列。

与已经报道的一些氧化钨纳米材料场发射性能的比较，通过多步加热方法制备出了W₁₈O₄₉铅笔状纳米结构阵列，该阵列具有优越的场发射性能，可以作为冷阴极材料应用在冷阴极电子源、场 发射平板显示器和冷阴极发光器件上。

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