碳纳米管场发射显示器研究现状

碳纳米管被认为是目前最有前途的场发射显示材料之一。本文将概述碳纳米管显示器件常用的制造工艺，并介绍其发射性质研究和在显示器件应用方面近期的进展。     

表面形貌特殊的碳纳米管薄膜及其场发射增强

采用磁控共溅射法在Si片表面镀NiTi膜作为碳纳米管生长的催化剂,制备出表面形貌特殊的碳纳米管薄膜,如"丘状"和"星状"的表面微结构。通过扫描电子显微镜对碳纳米管薄膜的形貌进行表征,采用二极管形式测试了碳纳米管薄膜的场发射性能。实验结果表明,这两种碳纳米管薄膜都具有优异的场发射性能,10μA/cm~2时的开启电场分别仅为1.02 V/μm和1.15 V/μm,在外加电场为2.4 V/μm时的电流密度分别达到4.32 mA/cm~2和6.88 mA/cm~2。通过场发射FN的曲线计算得到的场发射增强因子分别为10113和6840。这两种碳纳米管薄膜优异的场发射性能与其表面的微结构有关。表面的粗糙结构增强了部分碳纳米管的局域电场,易于发射电子。     

大电流密度碳纳米管阴极的生长及场发射性能研究

研究了碳纳米管作为大电流密度场发射阴极的CVD生长情况与场发射性能。结果表明,通过CVD生长的碳纳米臂的直径与催化剂颗粒的直径相近,其生长方向是随机的。根据薄膜厚度与催化剂颗粒的关系,认为通过控制催化剂薄膜的厚度可能会达到调节碳纳米管直径的目的。在实验中获得的碳纳米管具备了良好的场发射性能,在直径为0．13mm的圆形面积上获得的碳纳米管场发射平均电流密度达到1．28A／cm^2。     

碳纳米管场发射显示器件(CNT-FEDs)封接关键技术的研究

碳纳米管场发射显示器件（CNT—FEDs）现已成为场发射研究的热点。本文研究了碳纳米管场发射显示器件在其真空封接过程中出现的碳纳米管丢失的问题,对碳纳米管场发射显示器件的封接方法提出了一些改进,并提出一种新型的碳纳米管场发射显示器件的封接结构,有效的解决了真空封接过程中的碳纳米管丢失的问题,为碳纳米管场发射显示器件（CNT-FEDs）的发射均匀性,改善区域之间的亮度差异及延长使用寿命提供了保证。     

碳纳米管冷阴极材料制备及其场发射性能研究

在场发射显示器技术领域,碳纳米管被认为是目前最有前途的场发射冷阴极材料之一。碳纳米管具有低的场发射阈值电场,高的发射电流密度使它们比传统的热阴极材料以及其他的场发射冷阴极材料更适于实际的技术应用。介绍了碳纳米管的制备方法和场发射原理,并对碳纳米管的场发射性能研究进行了综合的评述。     

用探孔场发射显微镜研究单壁碳纳米管的场发射

探孔场发射显微镜可以观测样品的场发射图象,又能测量局域场发射电流和总场发射电流与电压的关系.本文利用具有二维调节探孔位置的场发射显微镜装置测量了单壁碳纳米管场发射图象不同区域、不同吸附状态和经过热处理后的I-V特性.     

铜镀镍基底生长碳纳米管薄膜场发射特性研究

采用化学镀的方法在铜基底上镀镍作为缓冲层,以酞菁铁(FePc)作为催化剂,采用CVD法在Cu/Ni基底上制备出了碳纳米管薄膜(Cu/Ni-CNTs),利用扫描电镜(SEM)和拉曼光谱进行了表征。为了测试在Cu/Ni基底上生长碳纳米管薄膜的场发射特性,采用二极管结构,在真空度为2×10~(-4) Pa下进行直流场发射测试。结果表明Cu/Ni基底的碳纳米管薄膜具有优异的场发射特性,薄膜与阳极距离为9mm时开启场强为1.44V/μm,场发射测试数据符合Fowler-Nordheim(F-N)场发射特性曲线,在相同高压范围(0~20kV)进行多次重复测试,碳纳米管薄膜具有良好的发射可重复性。     

场发射平板显示器件

本文概述真空微电子技术的发展及特点。综述了场发射平板显示器件（ＦＥＤ又称平板ＣＲＴ）的优点及其广泛用途。概述了场发射显示器好的结构和工作原理。综述ｓｐｉｎｄｔ型、硅尖锥型及薄膜边缘型三种场发射阴极的制作工艺、性能水平以及制作显示器件所后材料的特点及制作工艺。对目前国际上ＦＥＤ的典型参数加以比较并概述对ＦＥＤ未来市场的预测情况，此外，我们利用ｓｐｉｎｄｔ型阴极研制了平板显示器的原理性样管，在栅、阳极为４００ｖ，６００ｖ时在荧光屏上显示出足够亮的光点，还设计了像素数为１２８×１２８的平板显示器并用矩阵选址方式控制显示图形。现正在作材料和工艺论证并着手进行试制。     

碳纳米管的场发射特性研究

主要探讨碳纳米管场发射特性的理论,希望能将碳纳米管所拥有的绝佳场发射结果应用在场发射显示器与其他电子元件上。本文首先对碳纳米管的场发射特性进行了理论分析与应用价值的讨论,由分析可以看出,碳纳米管的场发射特性是会受到彼此间屏蔽效应的影响的。最后,本文分析归纳出与碳纳米管场发射特性相关的各种因素,这对日后研究碳纳米管在场发射显示器上的应用会有不错的帮助。     

碳纳米管场发射阴极电泳法制备及场发射特性研究

采用电泳沉积法在玻璃基板上成功制备出碳纳米管场发射阴极,采用扫描电子显微镜观察薄膜表面形貌,并对制备的碳纳米管阴极进行场发射测试.实验结果表明电泳2 min沉积的碳纳米管薄膜均匀连续且具有较好的场发射特性,其开启电场为3.1 V/μm,当外加电场强度为11.5 V/μm时场发射电流密度达到11.33 mA/cm2,经过10 V/μm的电场激活处理后样品具有较好的场发射稳定性.     

水溶胶法碳纳米管薄膜及其场发射稳定性和寿命

利用高温水解法制得的Fe(OH)₃水溶胶,在衬底上引入纳米催化颗粒的前驱物Fe(OH)₃胶粒.然后利用CVD法生长出了藤蔓状和定向排列两种碳纳米管薄膜.对该工艺制备的藤蔓状碳纳米管薄膜的场发射稳定性和工作寿命进行了测试.给出了场发射电流随老练时间变化的曲线.结果表明其场发射电流在开始的一个老化期内波动剧烈,经过老化后场发射电流逐渐稳定.老化48小时后,在3.7v/μm场强下场发射电流达到1mA/cm².在电流衰减不超过30%情况下,阴极寿命超过15000小时.     

碳纳米管场发射冷阴极的低温制备及场发射性能

利用纳米银的低温熔接性和良好导电性,研究了以纳米银取代传统的有机粘结剂和导电银浆制备CNTs场发射冷阴极的新工艺.将CNTs、纳米银、粘性松油醇和有机溶剂混合研磨后涂敷在镀Cu玻璃基片上,250℃烧结30min后,纳米银颗粒之间互相熔接,将周围的CNTs粘结成为整体膜,形成了表面平整、导电性和场发射性能良好的CNTs阴极.测量了不同纳米银掺入量的CNTs阴极的场发射性能,结果表明:当CNTs:Ag质量比率为1:1时,CNTs阴极具有最好的场发射性能,阈值电场为4.9V/μm,当电场强度为5.7V/μm时,场发射电流密度为41mA/cm2.纳米银比例过大,烧结后CNTs被熔接的银膜覆盖,高电压时场发射电流明显下降,而纳米银掺入量太少则会导致CNTs阴极的附着力和导电性变差.     

场发射显示器研究现状

目前，场发射显示阴极仍以Spindt型为主。碳纳米管由于其独特的性质，也成为了各国研究的热点问题之一。本文概述了Spindt—FED和CNT—FED各自所具有的特点，并且对目前存在的问题及国内外的发展动态进行了综述。     

碳纳米管场发射冷阴极的低温制备及场发射性能

利用纳米银的低温熔接性和良好导电性,研究了以纳米银取代传统的有机粘结剂和导电银浆制备CNTs场发射冷阴极的新工艺.将CNTs、纳米银、粘性松油醇和有机溶剂混合研磨后涂敷在镀Cu玻璃基片上,250℃烧结30min后,纳米银颗粒之间互相熔接,将周围的CNTs粘结成为整体膜,形成了表面平整、导电性和场发射性能良好的CNTs阴极.测量了不同纳米银掺入量的CNTs阴极的场发射性能,结果表明:当CNTs:Ag质量比率为1:1时,CNTs阴极具有最好的场发射性能,阈值电场为4.9V/μm,当电场强度为5.7V/μm时,场发射电流密度为41mA/cm2.纳米银比例过大,烧结后CNTs被熔接的银膜覆盖,高电压时场发射电流明显下降,而纳米银掺入量太少则会导致CNTs阴极的附着力和导电性变差.     

HfC涂覆碳纳米管增强场发射性能研究

利用PECVD方法在硅衬底卜生长碳纳米管薄膜，然后采用IBAD方法在薄膜上沉积5nm的Hf，在高温下退火后在表面形成HfC。研究了经过HfC处理前后碳纳米管膜的场发射性能，结果表明经过HfC处理后碳纳米管膜的场发射性能得到明显改善，并对提高碳纳米管场发射性能的机理进行了探讨。此方法为提高碳纳米管场发射性能提供了一种新的思路。     

硝酸铁浓度对石墨片上生长的碳纳米管场发射性能的影响

石墨衬底先分别浸泡于0.1~1mol/L不同浓度的硝酸铁溶液后,采用低压化学气相沉积法于700℃在石墨衬底上生长碳纳米管薄膜。根据扫描电子显微镜照片及拉曼光谱分析碳纳米管的形貌和构成。碳纳米管的场发射性能的研究采用标准电流-电压测试。浸泡于0.6mol/L硝酸铁溶液的石墨片上所生长的碳纳米管的场发射性能最佳。     

场发射显示器阴极的制备方法及研究现状

目前用于场发射显示器的阴极主要有尖锥场发射阵列阴极、金刚石薄膜、类金刚石薄膜和碳纳米管场发射阴极等。本文论述了这几种场发射阴极常用的制作方法、研究现状及其以后的发展方向,并提出,用新型材料薄膜冷阴极代替传统的尖锥场发射阵列阴极,是实现FEDs大尺寸、低成本的重要途径。     

链状碳纳米管的制备及其场发射性能研究

本文是利用微波等离子体化学气相沉积的方法,在钛金属层上快速制备出由众多内部中空、外观呈锥形链状的碳纳米管组成的碳膜。通过扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱等仪器分析了碳纳米管的组成。在真空条件下,测量了碳纳米管链薄膜的场电子发射特性。用热动力学过程解释了锥形碳纳米链的生长机理。     

用场发射显微镜测量单壁碳纳米管的逸出功

该文利用场发射显微镜对单壁碳纳米管的逸出功进行了研究和测量。未进行加热除气的单壁碳纳米管的表面吸附大量气体,此时测量的逸出功不是清洁表面单壁碳纳米管的逸出功。实验首先加热除气得到单壁碳纳米管的场发射清洁像,然后利用场发射显微镜测量I-V曲线,得到Fowler-Nordheim直线斜率;再利用透射电镜观测单壁碳纳米管微束形貌像,测量管束半径,通过三种公式估算比例因子,最后计算得到单壁碳纳米管的逸出功。     

粒子轰击对碳纳米管微结构和场发射性能的影响

研究了粒子轰击对碳纳米管膜微结构和场电子发射性能的影响。研究结果表明．采用多种等离子体处理碳纳米管能改变其微结构．并显著提高场发射点密度．从而改善场发射性能。随着粒子轰击时间的延长,发射电流先降低,然后又增加甚至超过原始碳纳米管膜的发射电流。我们认为发射性能的变化归功于不同的发射机理：粒子轰击处理后．电子由纳米管尖端发射逐渐变为主要从管体上的纳米瘤发射,致使发射点密度显著增加。