LaB6-基柔性阴极材料的可控制备和场发射性能研究

Flexible display have wide applications, however, the key issue to realize the flexible application is still the fabricating of cathode materials with both flexible and excellent field-emission performances. Aiming at perfect combination of flexibility and the outstanding FE properties, this project is designed to synthesis of high performance LaB6-based cathode materials. Specifically, by controlling the growth parameters and changing the flexible substrates, the crystal structure, phase category, and detailed morphology would be adjusted to explore LaB6-based flexible cathode devices using high electric and flexible substrates, and electron evaporation, chemical vapor deposition (CVD) method, etc. Combined with the material calculation and analogue simulation results，the mechanism among the morphologies, spatial distribution and flexible FE performances will be further investigated based on the multiple scales and perspectives characterization, and the tests on electricity, thermal conduction and FE performances. The research on flexible field-emission of LaB6-based cathode will open more areas in the study and application of flexible display system, and the results to be achieved will promote the application of LaB6-based nanomaterials as the cathode in the flexible display system.

柔性显示具有广泛的发展前景，而开发兼具机械柔性和优异场发射性能的阴极器件是实现柔性电子显示广泛应用的关键之一。本项目旨在将柔性构建思路与稀土六硼化物（RB6）微纳结构结合起来，研究制备高性能的LaB6基柔性器件。具体来说，选用导电性好的柔性基片作为衬底，利用电子束蒸发、化学气相沉积等方法来构筑LaB6基柔性阴极，通过调节合成条件和柔性衬底类型来改变晶体结构、物相种类和微观形貌，结合多尺度、多方位的导电、导热和场发射特性测试，以及理论计算和仿真模拟，从实验研究和理论计算两方面阐明阴极材料微观形貌和空间结构对柔性场发射特性的影响机制。LaB6-基柔性阴极材料的研究将有可能为柔性显示器的研究和应用开辟更广阔的领域，对推动柔性显示器材料的研究与应用具有重要的意义。

场发射阴极材料是一种新型的具有竞争力的场致发射平板显示器材料它的核心参数是寻找足够低的逸出功、 尽可能大的阴极几何因子、 热稳定性好、易加工、成本低的电子发射材料。目前，国内外科技人员已经在场致发射平板显示器的研究方面取得了快速的进步，但是要实现其商业化，必须解决场致发射平板显示器大面积发射电流的稳定性、均匀性及降低成本等方面的问题。该研究方向以稀土六硼化物材料的制备和场发射性能为研究内容。这些低维材料具有优异的电子场致发射性能，与传统材料相比具有尺寸小、机械强度高、电流密度大、开启电场和阈值电场低、功耗低等特点， 而且可以工作于较低的温度和较差的真空中，非常适合于制作场致发射显示器中的场发射源。本项目主要利用可控化、无污染和低能耗制备方法，系统地开展稀土六硼化物低维材料的制备，全面研究其生长条件对材料的成相、形貌、微结构、产量的影响，制备出形貌单一、生长良好的稀土六硼化物纳米薄膜，可以实现这些低维材料作为新一代冷阴极发射材料的巨大应用。.另外，作为化学储能器件的超级电容器是一种介于电池和传统电容器的一种新型绿色储能装置，也叫电化学电容器。目前对于超级电容器的研究都是围绕着开发各种电极材料和寻找合适的电介质进行。同时，锂离子电池通过法拉第反应实现化学能和电能之间的转化，伴随着物质的传输和电子的迁移，在电池反应进行中还伴随着整个电极尺寸的变化。本项目系统研究锡基纳米粒子、锡基/碳复合纳米材料、氧化锰/石墨烯复合纳米材料和碳包裹磷酸铁锂复合纳米材料等。这些材料具有较大的比表面积和较短的锂离子扩散路径长度，尤其是中空的剩余体积空间，能够在储存锂离子的过程中经受往反复充放电时不可避免的体积膨胀，而普通锡基纳米材料在储锂过程中容易崩塌，失去电化学活性。因此，在锂离子电池电极材料研究中有着较好的研究潜力和发展前途，这些研究对促进地方经济和社会的可持续发展具有重要意义。