硼（B）具有优良的物理化学特性，如：高热稳定性、高熔点、高硬度、高拉伸强度和杨氏模量、低电子亲和势，是理想的新型场发射阴极材料。硼的低维纳米结构的生长制备非常困难，尤其是制备大面积单晶硼纳米结构及其阵列。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室高鸿钧研究组近些年来开展了对B纳米结构及其基本物性的探索研究。他们采用碳热还原法得到了大面积的、具有良好电学特性和场发射性质的新型一维硼纳米锥结构（《先进材料》（Adv. Mater. ）19，4480(2007)）。

 

最近，高鸿钧研究组的博士生刘飞等得到了大面积单晶的硼纳米线，其晶系属四方结构，长度为几个微米，直径为20-40nm。单晶硼纳米线的功函数被确定为4.4eV，低于块体硼材料，单根硼纳米线的电导率在3x10^-3到8x10^-3(Ω•cm^-1)之间，单根硼纳米线的场发射电流密度为2x10⁵~4x10⁵ A/cm2，而且具有很好的热稳定性。该项研究结果表明：硼纳米线可能成为新一代的场发射阴极材料。该项工作与中山大学许宁生教授等进行了合作。相关结果发表在近期的《先进材料》（Adv. Mater. ）上。Nanowerk网站对该成果作为研究亮点进行了报道，标题为“Boron nanowires shape up to be excellent field emission nanomaterials”。此外，该研究组的田继发同学等还得到了具有-菱形结构的单晶硼纳米线。该硼纳米线具有良好的柔性。在发生3%的应变后，纳米线电导率保持不变。这一结果表明硼纳米线有可能成为柔性的显示材料。相关结果发表在近期的《应用物理快报》（Appl. Phys. Lett. ）上。

 

该工作得到了国家自然科学基金委、国家科技部和中国科学院的部分支持。（来源：中国科学院物理研究所）