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。     

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。     

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.     

碳纳米管场发射器件新型阴极的研究

碳纳米管场发射显示器件（CNT-FFDs）中阴极的制备和表面处理一直是其中的关键环节而备受关注,本文通过光刻技术、丝网印刷技术、表面超声等流程制作带有平整电阻层的发射阴极,并对该阴极进行场发射测试,并通过扫描电镜（SEM）照片分析阴极表面,发现开启电场、发射均匀性及电流稳定性比以前未加处理的阴极有很大程度上的改善。此法适合于大面积的碳纳米管场发射显示的阴极制作。     

非晶碳和碳纳米管混合薄膜的场发射性能

利用微波等离子体化学气相沉积法在不锈钢衬底上直接合成非晶碳和碳纳米管混合薄膜.采用氢气和甲烷作为反应气体,流量分别为100和16sccm.沉积室内的压强为5.0kPa.利用场发射扫描电镜(SEM)和喇曼谱(Raman)对制备的薄膜的结构和形貌进行了分析.场发射实验在5×10-5Pa的真空下进行.实验结果表明:制备的非晶碳和碳纳米管混合薄膜开启电场较低,仅有0.9V/μm;在电场为3.7V/p.m时电流密度达到4.0mA/cm2,发射点密集,分布均匀.表明此种材料是一种优良的场发射冷阴极材料.     

非晶碳和碳纳米管混合薄膜的场发射性能

利用微波等离子体化学气相沉积法在不锈钢衬底上直接合成非晶碳和碳纳米管混合薄膜.采用氢气和甲烷作为反应气体,流量分别为100和16sccm.沉积室内的压强为5.0kPa.利用场发射扫描电镜(SEM)和喇曼谱(Raman)对制备的薄膜的结构和形貌进行了分析.场发射实验在5×10-5Pa的真空下进行.实验结果表明:制备的非晶碳和碳纳米管混合薄膜开启电场较低,仅有0.9V/μm;在电场为3.7V/p.m时电流密度达到4.0mA/cm2,发射点密集,分布均匀.表明此种材料是一种优良的场发射冷阴极材料.     

碳纳米管薄膜的电泳沉积与场发射性能

采用电泳法在Si基片上沉积碳纳米管(CNTs)薄膜。研究了电泳极间距、电泳时间及电泳电压等对沉积的薄膜形貌结构与场发射性能的影响。SEM、高倍光学显微镜和场发射性能测试结果表明,保持阴阳极间距为2cm,在100V的直流电压下电泳2min所获得的CNTs薄膜均匀、连续、致密且具有最好的场发射性能,其开启电场强度仅为1.19V/μm,当外加电场强度为2.83V/μm时,所获得的最大发射电流密度可达14.23×10–3A/cm2。     

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。     

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.     

40 inch碳纳米管场发射显示屏的驱动系统研究

针对自行研制开发的国内最大的40 inch二极管型纳米碳管场发射显示屏,采用DVI数字视频接口技术,结合图像解码电路、FPGA控制电路、行列驱动电路,研究开发了二极管型纳米碳管场发射显示屏专用驱动技术,并成功实现了大屏幕动态显示.     

光纤支撑墙碳纳米管场发射显示器的研制

针对现有的碳纳米管场发射显示器(CNT-FED)制造技术中存在的工艺复杂、成本过高的问题,利用通信光纤,通过烧结炉热处理的方法制作出了一种直径为125 μm的石英玻璃光纤支撑墙,并将其切为30 mm、50 mm 2种长度.根据设计结果,用自制的简易支撑墙定位装置,按10 mm等间距交错位排列该支撑墙,并在同一线上相邻光纤间留8 mm间隙.结合阴、阳极丝网印刷工艺,设计制作了一种显示面积为118 mm×123 mm、像素点数为64×64和可矩阵寻址的二极结构纤维支撑墙CNT-FED,并实现了动态显示.     

纳米碳管场致发射冷阴极的研究

以热化学气相沉积法较容易地制备得到场发射冷阴极。在导电性较好的金膜上蒸镀镍点,以此作为热化学气相沉积反应的基底,首先高纯氢气被通入石英管中作为保护性气体,同时起到还原催化剂的作用;然后通人乙炔气体,在700℃下在镍催化剂颗粒上乙炔发生裂解反应,实现纳米碳管的生长,并进行了场致发射特性实验研究,发射电流密度可达1．29A／cm^2,获得较大发射电流密度。     

碳纳米管场发射显示器中栅极技术的研究

碳纳米管场发射显示器件的研究已在各个国家开展了许多年,但仍然有很多的问题亟待解决,如碳纳米管作为阴极发射材料的发射均匀性、开启电场、栅极结构的制作、荧光屏制作、真空封装等困难。本文研究了碳纳米管场发射器件的几种结构、特性及其制作工艺,重点阐述了前栅极结构碳纳米管场发射显示器件中在栅极制作和阴极材料装配的瓶颈,并提出了一种栅极制作和阴极保护的方法,并运用此方法在实验室制作了三极结构器件进行验证,有效地解决了制作前栅极结构的困难,为制作大面积碳纳米管场发射显示屏提供了可行性方案。     

碳纳米管(CNT)场发射显示器的关键技术的研究

对碳纳米管阴极的制备以及场发射显示器的真空封装技术进行了研究.利用一种新的碳纳米管生长工艺制备出了具有优良场发射性能的碳纳米管阴极.并将这种直接生长的碳纳米管薄膜作为阴极,结合一种弹性封装工艺,开发了一种具有简单字符显示功能的场发射显示器.该显示器在较低的工作电压下就可获得高亮度的显示效果,并且器件的亮度与驱动电压成较好的线性关系,这将有利于未来的碳纳米管场发射显示器实现高亮度和多级灰度显示.器件的持续工作寿命测试已经超过5500小时,充分验证了碳纳米管作为场发射阴极的应用潜力.     

双层掺混结构CNT薄膜的制备及场发射性能

针对单层掺混结构改善丝网印刷碳纳米管(CNT)薄膜场发射性能的局限性,提出了一种能有效改善CNT薄膜场发射性能的双层掺混结构。相比传统单层掺混结构的CNT阴极薄膜,双层掺混薄膜中上层TiO2介质掺混结构能有效提高CNT的增强因子,下层导电纳米钛粉掺混结构能降低CNT与衬底电极间的接触电阻、提高CNT导电网络的电子传输能力。场发射I-V特性测试表明,当CNT和钛的掺混质量比为1∶1且氮气中预烧温度为450℃时,双层掺混结构CNT薄膜的开启场强为1.53V/μm,电流密度在场强为2.0V/μm时达79.5μA/cm2。该方法为改善丝网印刷CNT薄膜的场发射性能提供了一种可行方案。     

可印制碳纳米管冷阴极中碳纳米管含量的优化

采用丝网印刷法制备了不同碳纳米管含量的冷阴极.研究了不同碳纳米管含量的冷阴极的场发射特性与其微结构和电学特性的关系.实验发现,碳纳米管冷阴极的导电性和场发射特性受碳纳米管含量影响,具有适当的碳纳米管含量的冷阴极的场发射特性最佳.     

Field Emission Properties of Nitrogen-doped Amorphous Carbon Films

Nitrogen-doped amorphous carbon thin films are deposited on the ceramic substrates coated with Ti film by using direct current magnetron sputtering technique at N2 and Ar gas mixture atmosphere during deposition. The field emission properties of the deposited films have been investigated. The threshold field as low as 5.93V/μm is obtained and the maximum current density increases from 4μA/cm2 to 20.67μA/cm2 at 10.67V/μm comparing with undoped amorphous film. The results show that nitrogen doping plays an important role in field emission of amorphous carbon thin films.