Robust Laser‐Induced Graphene‐Boron‐Doped Diamond Nanowall Hybrid Nanostructures with Enhanced Field Electron Emission Performance for Microplasma Illumination Devices - Publikacja - MOST Wiedzy

Twoje konto

zaloguj

Wyszukiwarka

Robust Laser‐Induced Graphene‐Boron‐Doped Diamond Nanowall Hybrid Nanostructures with Enhanced Field Electron Emission Performance for Microplasma Illumination Devices

Abstrakt

This investigation introduces a scalable fabrication method for laser-induced graphene (LIG)-boron-doped diamond nanowall (BDNW) hybrid nanostructures, designed for field electron emission (FEE) cathode materials in microplasma illumination (μPI) devices. The two-step process involves fabricating BDNWs via microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition, followed by drop-casting BDNW dispersion onto polyimide foils to create LIG-BDNW hybrid nanostructures. Topographic studies reveal that BDNWs on LIG boosts surface area and prevent graphene restacking. High-resolution transmission electron microscopy confirms precise BDNW decoration, creating sharp edges and high porosity. The effects of boron and nitrogen dopants, highlighted by Raman spectroscopy, are corroborated by near-edge X-ray absorption fire structure and X-ray photoelectron spectroscopies. The hybrid nanostructures exhibit high electrical conductivity and superior FEE properties, with a low turn-on field of 2.9 V μm−1, a large FEE current density of 3.0 mA cm−2 at an applied field of 7.9 V μm−1, and a field-enhancement factor of 5,480. The hybrid nanostructures demonstrate an exceptionally low breakdown voltage of 320 V and a plasma current density of 9.48 mA cm−1 at an applied voltage of 550 V. Ab-initio calculations of the electronic structure further support the experimental findings of these diamond–graphene hybrids, underscoring their potential in advanced electronic applications.

Cytowania

  • 0

    CrossRef

  • 0

    Web of Science

  • 0

    Scopus

Autorzy (12)

Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 0 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1002/smsc.202400430
Licencja
Creative Commons: CC-BY otwiera się w nowej karcie

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuły w czasopismach dostępnych w wersji elektronicznej [także online]
Opublikowano w:
Small Science
ISSN: 2688-4046
Język:
angielski
Rok wydania:
2025
Opis bibliograficzny:
Khodadadiyazdi M., Ficek M., Brzhezinskaya M., Suman S., Sethy S. K., Sankaran K. J., Dec B., Pierpaoli M., Deshmukh S., Sawczak M., Goddard III W. A., Bogdanowicz R., Robust Laser‐Induced Graphene‐Boron‐Doped Diamond Nanowall Hybrid Nanostructures with Enhanced Field Electron Emission Performance for Microplasma Illumination Devices, Small Science,2025, ,10.1002/smsc.202400430
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1002/smsc.202400430
Źródła finansowania:
  • Publikacja bezkosztowa
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 0 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Self-organized multilayered graphene-boron doped diamond hybrid nanowalls for high performance electron emission devices

  • K. J. Sankaran,
  • M. Ficek,
  • S. Kunuku
  • + 9 autorów
2018

Stable Field Electron Emission and Plasma Illumination from Boron and Nitrogen Co‐Doped Edge‐Rich Diamond‐Enhanced Carbon Nanowalls

2021

Boron doped Nanocrystalline Diamond-Carbon Nanospike Hybrid Electron Emission Source

  • S. Kamatchi,
  • M. Ficek,
  • P. Kalpataru
  • + 8 autorów
2019

3D Hierarchical Boron-Doped Diamond-Multilayered Graphene Nanowalls as an Efficient Supercapacitor Electrode

  • D. Banerjee,
  • S. Kamatchi,
  • D. Sujit
  • + 10 autorów
2019
Meta Tagi