在中科院“百人計劃”和國家自然科學基金項目支持下，中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室低維材料摩擦學課題組在石墨烯基陰極材料場發射特性研究中取得重要進展。
石墨烯具有極高的電導率、極快的電子傳輸速度、高硬度、高比表面積以及室溫量子霍爾效應，在電子輸運器件、電極電容器件、傳感器以及復合材料等領域中均有很好的應用前景。其中，由于石墨烯好的電導率和特殊的片狀結構，在場發射顯示器件中具有潛在的優勢。研究人員通過噴涂技術和電泳技術制備了石墨烯薄膜。噴涂薄膜的場發射性能對溫度有明顯的依賴，隨著測試溫度的升高（室溫到623K），薄膜的場發射特性有明顯改善，開啟電場和功函數明顯降低，研究人員對此進行了解釋。
同時，石墨烯薄膜還表現出了有趣的場發射滯后特性，電泳所得石墨烯薄膜經過升壓和降壓的循環測試，發射電流密度的滯后特性變得明顯，研究人員提出了此現象的可能物理機制。此外，研究人員還對石墨烯/二氧化錫復合材料的場發射特性進行了研究，結果表明石墨烯能夠改善二氧化錫納米材料的場發射特性。
相關研究結果分別發表在美國物理聯合會的Applied Physics Letters(99, 2011, 163103 和 99, 2011,173104)以及美國化學學會的ACS Applied materials & Interfaces上。
圖1 噴涂所得石墨烯薄膜場發射特性對溫度的依賴
圖2 電泳石墨烯薄膜的場發射滯后現象
圖3 石墨烯/二氧化錫復合材料的場發射特性。(a)為二氧化錫，(b) 和(c)為石墨烯/二氧化錫復合材料。
Appl. Phys. Lett. (99, 163103 (2011))發表論文摘要
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