增强碳纳米管场发射性能的沟槽形冷阴极制作(英文)

基于烧结工艺和丝网印刷技术,研发了一种新的沟槽形冷阴极.底部绝缘层由黑色绝缘浆料被烧结后制成,且在底部绝缘层中存在倾斜面.将银浆丝网印刷在条形电极上,依次经烘烤和烧结工艺后形成银电极.利用细砂纸,对银电极进行适当的抛光工艺,以便获得光滑的电极表面.由于特有的银电极形状,从而易于获得更大的场增强因子.将碳纳米管制备在银电极上,形成场发射极.致密的碳纳米管层完全覆盖银电极表面,特有的边缘场增强效应能够使得碳纳米管发射出更多的电子.顶部绝缘层则用于抑制碳纳米管的横向电子发射.结合沟槽形冷阴极,制作了三极结构的场致发射显示器,该显示器具有良好的场致发射特性及优良的发光图像均匀性.与普通冷阴极场致发射显示器相比,沟槽形冷阴极场致发射显示器能够将开启电场从1.86V/μm降低到1.78V/μm,将最大场致发射电流从1 537μA增加到2 863μA,且将最大发光图像亮度从1 386cd/m2提高到1 865cd/m2.该制作技术在场致发射显示器中具有较强的实际应用性.     

丝网印刷制备碳纳米管阴极的强流脉冲发射特性研究

采用丝网印刷法制备了一种大面积的碳纳米管阴极,表征了阴极表面碳纳米管的形貌及分布.研究了该阴极在不同脉冲条件下的高压脉冲发射特性,分析了发射时阴极面等离子体产生和发射点的分布.研究表明：碳纳米管阴极的脉冲发射机制为爆炸电子发射,在平均场强为16.7V/μm的单脉冲电场下,阴极的最高发射电流密度为99 A/cm².在平均场强为15.4 V/μm的双脉冲电场下,阴极的最高发射电流密度为267 A/cm².碳纳米管阴极可以作为强流电子束源在高能微波器件中得到应用. 关键词： 强流脉冲电子束 碳纳米管 阴极 丝网印刷     

单壁碳纳米管在场发射显示器中的应用研究

采用丝网印刷法将利用电弧放电法制备的单壁碳纳米管印刷在玻璃板上作为场发射显示器阴极材料，利用荧光粉阳极测试了其发光亮度，并研究其场发射性能.实验结果表明，单壁碳纳米管作为场发射显示器阴极材料具有较低的开启电场和较大的场发射电流密度，显示出良好的场发射特性.     

大电流碳纳米管场发射阴极研究

报道了在较大发射面积上获得较大场发射电流的碳纳米管场发射阴极。为了加强场发射电流,在丝网印刷浆料中增加一种金属纳米颗粒,金属颗粒增强了碳纳米管发射体和衬底的接触,提高碳纳米管和衬底的粘附作用。利用改进后的丝网印刷方法制备了大电流碳纳米管场发射阴极,测得最大发射电流为68.0 mA,阴极有效发射面积约1.1 mm2,发射电流密度约6.2 A/cm2;并成功将改进方法制备的大电流场发射碳纳米管阴极应用于场发射真空器件原型。实验证明这种具有较大发射电流和较大发射电流密度的场发射能够满足部分大功率电子器件的需求。收稿日期:; 修订日期:     

大电流碳纳米管场发射阴极研究

报道了在较大发射面积上获得较大场发射电流的碳纳米管场发射阴极。为了加强场发射电流,在丝网印刷浆料中增加一种金属纳米颗粒,金属颗粒增强了碳纳米管发射体和衬底的接触,提高碳纳米管和衬底的粘附作用。利用改进后的丝网印刷方法制备了大电流碳纳米管场发射阴极,测得最大发射电流为68.0 mA,阴极有效发射面积约1.1 mm2,发射电流密度约6.2 A/cm2;并成功将改进方法制备的大电流场发射碳纳米管阴极应用于场发射真空器件原型。实验证明这种具有较大发射电流和较大发射电流密度的场发射能够满足部分大功率电子器件的需求。收稿日期:; 修订日期:     

改进碳纳米管电接触及粘贴性能的一体式冷阴极制作

在阴极玻璃面板上研发了一种新型的一体式冷阴极.印刷的银浆被烧结后用于形成银底电极.制备了薄层底电极浆料,其中含有大量碳纳米管.将薄层底电极浆料印刷在银底电极表面,然后再将普通碳纳米管浆料制作在烘烤的薄层底电极浆料上.利用高纯度氩气作为保护气体,在烧结炉中对这两种浆料同时进行烧结.烧结后的薄层底电极将和银底电极相互融合在一起,碳纳米管层则覆盖于薄层底电极的表面.同一阴极像素中制作了两个碳纳米管发射极.备用碳纳米管发射极的存在,有利于延长整体显示器的使用寿命.利用薄层底电极作为碳纳米管层和银底电极之间的中间层,能够有效改善碳纳米管的粘贴性能,同时增强二者之间的可靠欧姆接触.利用碳纳米管作为阴极制作了一体式冷阴极场发射显示器.该显示器具有良好的发光图像质量以及更好的场发射特性.与普通碳纳米管阴极场发射显示器相比,一体式冷阴极场发射显示器能够将开启场强从2.11 V/μm减小到1.68 V/μm;将最大场发射电流从905 μA提高到1 866.2 μA;数值为367 μA场发射电流的电流波动不超过4.5％.该一体式冷阴极场发射显示器已经以稳定的发光亮度而连续运行10余天.     

基于铟锡氧化物/Ti复合电极的高亮度碳纳米管场致发射冷阴极

通过制作亲碳性铟锡氧化物(ITO)/Ti复合电极,改善移植型碳纳米管(CNT)冷阴极的导电电极与CNT膜层之间附着性能,从而消除CNT与电极间的界面势垒和非欧姆接触对CNT阴极场发射均匀性和稳定性的影响.采用磁控溅射技术和丝网印刷工艺制作了ITO/Ti基CNT阴极.用X射线衍射仪和场致发射扫描电子显微镜表征CNT阴极结构,结果显示热处理后的ITO/Ti基CNT阴极中可能有TiC相生成,从而使得导电电极与CNT形成有中间物的强作用体系.该体系降低甚至消除电极与CNT之间的界面势垒,增加了CNT与电极间形成欧姆接触的概率.用四探针技术分析电阻率,结果表明ITO/Ti复合电极具有电阻并联效果,CNT阴极导电性能提高.场致发射特性测试表明ITO/Ti基CNT阴极的场致发射电流达到384μA/cm2,较普通ITO基CNT阴极的场致发射电流有显著提高,能够激发测试阳极发出均匀、稳定的高亮度荧光.制作ITO/Ti复合电极是实现场致发射稳定、均匀的低功耗CNT阴极的有效途径.     

生长温度对碳纳米管阴极场发射性能的影响

碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)场发射平面显示器(Field Emission Display,FED)与其他显示器比较显示了其独特优点,被认为是未来理想的平面显示器之一。碳纳米管阴极作为器件的核心部分,其性能的好坏直接影响显示器的性能。针对30~60英寸(76.2~152.4cm)大屏幕显示器所用的厚膜工艺,即采用丝网印刷法制备了碳纳米管阴极阵列,研究了化学气相沉积法在不同温度下生长的CNTs的场发射电流-电压特性,找到了适合FED用碳纳米管的最佳生长温度。结果表明生长温度越高(750℃),CNTs场发射性能越好。并用荧光粉阳极测试这些CNTs的场发射发光显示效果,验证了上述结论。     

印刷制作的双半导体底层碳纳米管薄膜阴极的稳定电子发射

应用带保护气进行烧结的方法,制作了一种双半导体底层碳纳米管薄膜阴极.利用烧结的银浆形成条形银电极,在条形银电极表面制作了具有相同宽度且平行排列的ZnO掺杂底层和TiO2掺杂底层,在掺杂底层上面制备了碳纳米管膜层.由于保护气的防氧化屏蔽,碳纳米管膜层中的碳纳米管未受损害,ZnO粒子和TiO2粒子也在烧结过程中得到了很好地保护,双半导体底层碳纳米管薄膜阴极获得更优的电子发射特性,且电子发射稳定性也得到有效增强.与普通条形银电极碳纳米管阴极相比,双半导体底层碳纳米管薄膜阴极能够将开启电场从2.09V/μm降低到1.91V/μm,将最大电子发射电流从1 653.5μA提高到2 672.9μA.在2.69V/μm电场作用下,普通条形银电极碳纳米管阴极的电子发射电流仅为421.1μA,而双半导体底层碳纳米管薄膜阴极的电子发射电流能够达到723.5μA.从发射电流稳定性实验曲线可以看出,双半导体底层碳纳米管薄膜阴极实现了稳定的电子发射,表明ZnO掺杂底层和TiO2掺杂底层能够应用于真空环境.利用数码相机获得了具有良好质量的发射图像,验证了双半导体底层碳纳米管薄膜阴极制作的可行性和适用性.     

钛基纳米金刚石涂层场发射阴极

设计了一种新的金刚石场发射阴极工艺.用旋涂法在金属钛片上涂覆纳米金刚石涂层，经过适当条件的真空热处理，实现钛与金刚石之间的化学键合即欧姆接触，从而形成以金属钛为衬底，碳化钛键合层为过渡层，金刚石纳米颗粒为场发射体的场发射阴极.样品的阈值场强可达6.3V/μm，场发射电流密度在21 V/μm场强下可达到60.7 μA/cm2.提出了样品的结构模型,并分析了其电子输运方式.样品的Fowler-Nordheim曲线基本为一直线，根据经典场发射理论，可以证实其电子发射机制为场发射.观察到在获得稳定的场发射性能之前存在激发过程，并对其作了简单解释.     

纳米碳管的制备及其场发射性能研究

将Ni(NO3)2-Mg(NO3)2体系作为催化剂前驱体,在不同气源比例下用CVD催化裂解法制备纳米碳管,用SEM、TEM和喇曼光谱对其进行了表征和分析,制备出完整性好的纳米碳管.再用两种工艺和配方制备其场发射阴极,对阴极样品进行了场发射性能测试.结果表明,经过氢处理在Si基上制备的CNT阴极发光效果好,且具有良好的场发射性能.     

Field emission characteristic of screen-printed carbon nanotube cathode

The fabrication of carbon nanotube emitters with excellent emission properties is described. The multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) produced by chemical vapor deposition (CVD) method were purified with oxidation method and mixed with organic binding pastes and then screen-printed on glass substrates with ITO film. We applied anode voltage gradually to refine the emission behavior of the emitter by cleaning the top surface of screen-printed carbon nanotubes (CNTs). The density of the carbon nanotubes is about 2.5×10⁸/cm². Diode field emission experiments were performed in dynamic vacuum system to study the emission current, the emission uniformity, etc. Bright and stable character emission images were obtained in the diode structure and the emission current could approach 1 mA/cm².     

三极场发射显示器中二次印刷型碳纳米管阴极的制备及特性(英文)

结合丝网印刷技术,研发了一种碳纳米管阴极制备法.利用双壁纳米管作为原材料,并加入细小银颗粒,制作了混合纳米管浆料.将混合纳米管浆料制作在传导电极表面,再将普通纳米管浆料印刷在混合纳米管浆料的上面.在链式烧结炉中对烘烤后的纳米管浆料同时进行烧结以除掉有机溶剂.在进行适当的后处理工艺之后,就形成了二次印刷型纳米管阴极,它能显著改善阴极的场致发射特性.制作了二次印刷型纳米管阴极的三极结构场致发射显示器.该显示器具有更高的发光亮度以及更好的发光图像亮度均匀性.与普通纳米管阴极场致发射显示器相比较,它能够将开启电场从2.15V/μm降低到1.75V/μm,并能够将最大场发射电流从735.8μA提高到1 588.5μA.所研发的纳米管阴极制备方法具有很强的实际应用性,且制作成本低廉.     

平栅极结构碳纳米管场发射性能实验

研究了碳纳米管(CNT)场发射显示器(FED)三电极结构的平栅极结构,得到了进一步降低场致发射的开启电压和缩小动态调制电压范围的方法,同时也为相关的场发射安全操作提供了借鉴。实验表明:二极结构场发射调制电压范围较大,调制电压达上千伏,而在三电极的平栅极结构中通过调节阳极电压不仅可控制显示亮度,还对栅极调制电路有保护作用。适当升高阳极电压、适当缩短阴极和阳极之间的距离以及阴栅极经老化后可减小栅极调制电压, 同时还能有效的降低场致发射的动态调制电压的范围。这对新一代的显示器研制提供帮助。     

Properties of Carbon Nanotube Optical Antennae

The properties of carbon nanotube as optical antennae have been studied. The equation of current distribution on a single antenna has been obtained by using conventional transmission line theories. The re-radiation lobe pattern of a single antenna and an antenna arrays have been gained by computer simulation.