薄膜衬底电极CNT阴极制备及场发射性能研究

采用电泳沉积(EPD,electrophoretic deposition)法在不同薄膜衬底电极上制备碳纳米管(CNT,carbon nanotube)场发射阴极.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)对其进行表面形貌表征,结果表明,EPD可以制得CNT均匀分布的场发射阴极.场发射测试结果表明衬底电极对CNT阴极的场发...     

Design and simulation of nanoscale double-gate TFET/tunnel CNTFET

A double-gate tunnel field-effect transistor (DG tunnel FET) has been designed and investigated for various channel materials such as silicon (Si),gallium arsenide (GaAs),alminium gallium arsenide (AlxGa1xAs) and CNT using a nano ViDES Device and TCAD SILVACO ATLAS simulator.The proposed devices are compared on the basis of inverse subthreshold slope (SS),ION/IoFF current ratio and leakage current.Using Si as the channel material limits the property to reduce leakage current with scaling of channel,whereas the AlxGalxAs based DG tunnel FET provides a better ION/IoFF current ratio (2.51 × 106) as compared to other devices keeping the leakage current within permissible limits.The performed silmulation of the CNT based channel in the double-gate tunnel field-effect transistor using the nano ViDES shows better performace for a sub-threshold slope of 29.4 mV/dec as the channel is scaled down.The proposed work shows the potential of the CNT channel based DG tunnel FET as a futuristic device for better switching and high retention time,which makes it suitable for memory based circuits.     

应用于LCD的平栅型碳纳米管场致发射显示器背光源的研制

采用磁控溅射、光刻和湿法刻蚀技术制备平栅型场发射阴极阵列,利用电泳将碳纳米管(CNT)发射源沉积在阴极表面,将阴极板和阳极板封接后制成51cm单色平栅型CNT场致发射显示器(CNT-FED),作为背光源模板应用于49 cm液晶显示器(LCD)器件中.场发射测试表明,器件在阳极电压3 500V、栅极电压290 V时,阳极...     

ZnS薄膜生长温度对ZnS/PS体系结构和发光的影响

用电化学阳极氧化法制备了一定孔隙率的多孔硅(PS,Porous Silicon)样品,然后以PS为衬底用脉冲激光沉积(PLD)的方法在100℃、200℃和300℃下生长ZnS薄膜.X射线衍射(XRD)结果表明,样品都在28.5°附近有一个较强的衍射峰,对应于β-ZnS(111)晶向,说明薄膜沿该方向择优取向生长,但由于衬底PS粗糙的表面结构,衍射峰的半高全宽(FWHM)较大.随着ZnS薄膜生长温度的升高,薄膜的衍射峰强度逐渐增强.扫描电子显微镜(SEM)像显示,随着薄膜生长温度的升高,构成薄膜的纳米晶粒生长变大.室温下的光致发光(PL)谱表明,随着薄膜生长温度的升高,ZnS的发光强度增强而PS的发光强度减弱,把ZnS的蓝绿光与PS的红光叠加,在可见光区450～700 nm形成了一个较宽的光致发光谱带,呈现较强的白光发射.     

采用碳纳米管导电薄膜作为OLED的阳极

采用碳纳米管(CNT)替代ITO作为OLED阳极可以 解决ITO薄膜存在的可弯曲性能差,可靠性低等缺 点,使得柔性显示成为可能。本文采用混合型CNT导电薄膜作为阳极,探讨了CNT薄膜的制备 工艺、掺 杂方式及表面修饰等因素对绿光OLED性能的影响。实验结果表明,P型掺杂对CNT薄 膜的导电性能影响 有限;而PEDOT修饰层可以很好的提高CNT导电薄膜的平整度;此外,采用“十字交叉 ”的阳极形状有助于降低 阳极拐角处毛刺。通过优化器件各参数,制备的PET/CNTs/PEDOT/NPB/ALq₃/LiF/Al绿光OL ED发光效率达 到了195 cd/m²,结果表明采用混合型CNT作为OLED阳极是可行的。     

微悬臂梁传感系统在CNT微热量检测中的应用

针对碳纳米管(CNT)微热量检测不易的问题,采用了一种基于微悬臂梁传感器的CNT微热量检测系统进行检测.通过光杠杆检测法测量微悬臂梁弯曲量,从而实现微悬臂梁对CNT的微热量检测,研究了CNT光热转换散发热量对微悬臂梁挠度的影响.用最小二乘法拟合出CNT薄膜温度变化与相应微悬臂梁偏移量关系.结果 显示,温度变化与微悬臂梁...     

在SixGe1-xC0.02衬底上直接生长石墨烯

基于锗衬底在石墨烯生长方面的自限制生长和表面催化特性,以甲烷(CH4)和氢气(H2)为前驱体,采用化学气相沉积(CVD)法分别在锗硅碳(SixGe1-xC0.02)(x=0.15,0.25,0.73)衬底和外延锗上直接生长石墨烯.研究了不同Si组分、H2与CH4体积流量比和生长温度对石墨烯质量的影响.利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及喇曼光谱对衬底和生长的石墨烯进行了表征分析.喇曼光谱结果表明,Si0.5Ge0.85C0.02衬底在750℃下可以生长出石墨烯,调节气体H2与CH4的体积流量比为50∶0.5时,生长出的石墨烯是双层的.OM和SEM结果表明,锗硅碳衬底具有比锗更好的热稳定性,高温下不会升华.     

烧结温度对碳纳米管场发射性能的影响

采用丝 网印刷制备碳纳米管(CNT)阴极的过程中,烧结工艺不仅影响着CNT薄膜的稳定性,而且决定 最终阴 极的场发射性能,已经成为制约场发射电流提升的瓶颈。本文重点研究了烧结温度对CNT场 发射性能 的影响,通过测试不同烧结曲线所制备的阴极场发射性能,分析了烧结温度对阴极附着力、 散热性能的影 响机理,阐明了场发射性能产生差异的原因,最终通过最优烧结温度,制备出场发射电流密 度达到1A/cm²的CNT阴极。     

闪锌矿BxAl1-xAs合金的LP-MOCVD生长研究

利用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)生长工艺,采用三乙基硼(TEB)源,在GaAs(001)衬底上生长了B并入比为0.4%～4.4%的一系列BxAl1-xAs合金。实验结果表明,BxAl1-xAs的最优生长温度为580℃;当生长温度为550℃和610℃时,BxAl1-xAs中B并入比都会下降,550℃时B并入比下降更为显著。在580℃最优生长温度下,B并入比随着TEB摩尔流量增加而提高,且B并入比从临界值2.1%增加至最大值4.4%时,DCXRDω-2θ扫描BxAl1-xAs衍射峰的半高宽值从51.8 arcsec升高到204.7 arcsec,原子力显微镜(AFM)测试表面粗糙度从2.469 nm增大到29.086 nm,说明B并入比超过临界值后BxAl1-xAs晶体质量已经逐渐严重恶化。     

冰乙酸在超声喷雾热分解法制备ZnO薄膜中的作用

采用超声喷雾热分解技术(USP),以二水醋酸锌(Zn(CH<,3>COO)<,2>·2H<,z>O)为原材料.在无碱玻璃衬底上制备了ZnO薄膜.对前驱液pH值、ZnO薄膜结构特性、表面形貌、电学和光学特性的研究结果表明,冰乙酸对ZnO薄膜生长速率具有重要影响.X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试显示,所有...     

浸泡Ni(NO3)2溶液的石墨在不同温度下生长的碳纳米管及其场发射性能

将石墨衬底浸泡于0.5mol/LNi(NO3)2溶液中一段时间,之后利用低压化学气相沉积法在不同温度的条件下生长碳纳米管薄膜。研究了碳纳米管的生长温度对其场发射性能的影响。通过扫描电子显微镜和拉曼光谱对生长的碳纳米管薄膜的表征发现,随着碳纳米管的生长温度的增加,碳纳米管的直径与相应拉曼光谱中的G峰和D峰(ID/IG)的峰强比减小。同样,碳纳米管的G峰的半峰宽随着碳纳米管的生长温度的增加而减小,这表明碳纳米管的石墨化程度的增强。实验中发现,碳纳米管的场发射性能依赖于碳纳米管的生长温度。     

碳纳米管的大面积合成及磁性(英文)

通过溶胶凝胶法和氢气还原法制备出Co纳米颗粒并以此作为催化剂材料,通过催化裂解苯的方法,实现了较低温度(460℃)下在Co纳米颗粒表面上合成碳纳米管。采用X射线衍射、激光喇曼光谱、场发射扫描电镜、透射电子显微镜和振动样品磁强计对所合成的碳纳米材料进行了表征。通过优化实验参数,可制备出最大产率和纯度分别为约50和98.02%(质量分数)的碳纳米管。由于铁磁性Co纳米颗粒的进入,使得整个复合物表现出比较好的磁性能。和以往以苯作为碳源合成碳纳米材料相比,此合成方案简单、成本低,且对环境无任何危害,非常适用于磁性碳纳米复合物的批量合成。     

Ni/MgO催化剂下碳纳米管的生长特性

采用射频等离子体增强化学气相沉积法(RF-PECVD),以Ni/MgO为催化剂,在Si基片上生长了碳纳米管,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、Raman光谱以及高分辨透射电镜(HRTEM)等对不同的MgO含量下制备的碳纳米管形貌及结构进行了表征。结果表明,随着MgO含量的增加,从碳纳米洋葱转化为碳纳米管,其直径逐渐变小、均匀,碳纳米管纯度提高,结晶性能越好;碳纳米管顶端形成开口或闭口的碳洋葱纳米结构,而管的主干区域则存在催化剂,并且随着MgO含量的增加,呈现纳米颗粒转化为纳米线的趋势;MgO含量为50%时,部分碳纳米管的外壁剥离,形成了单原子石墨层,长度达到7nm,并在碳纳米管内部填充了Ni纳米线,其长度有60nm。     

缓冲层对铜催化生长碳管形貌和性能的影响

碳纳米管的生长通常使用Fe,Co,Ni作为催化剂,除此以外的一些过渡元素也能催化裂解生长碳管。其中用铜制备的碳管阈值电场低、发射电流密度大、发射均匀性好等等良好的场发射特性。铜与硅、或金属之间具有很强的的扩散特性,而碳管应用于场发射显示器必然使用玻璃、硅片作为衬底,所以需要一层缓冲层阻挡催化剂铜扩散入衬底。本文使用磁控溅射制备铜薄膜作为催化剂,化学气相沉积方法裂解乙炔生长碳管薄膜形成场发射阴极。并试验W,Ni,Cr和Ti作为铜薄膜的缓冲层,结果表明不同的金属阻挡特性不同,生长后碳管的形貌和特性都有差异。结果表明Ti和W能很好地阻挡铜的扩散,从而使铜催化裂解出附着性好、分布均匀、密度适中、场发射特性良好的碳管薄膜。对于Ni和Cr金属,由于生长的碳管与衬底结合差或者场发射能力差而不适合作铜的缓冲层。     

酞菁裂解法制备定向碳纳米管阵列及其场发射性能研究

碳纳米管作为一种新型的光电材料有着广泛的应用,可用于平板显示器中的电子发射器件。定向碳纳米管阵列是碳纳米管的一种取向形态,具有其独特的性质。与缠绕无序的碳纳米管相比,定向碳纳米管更易分散、测量和应用。文章在低压条件下采用酞菁铁高温裂解法,在800～1000℃,以石英玻璃为基底,制备了大面积高度定向的碳纳米管。通过SEM和TEM对定向碳纳米管的结构进行分析。结果表明该法制备的碳纳米管长20μm,管径40～70nm,为竹节状结构的多壁碳纳米管。实验中发现系统真空度和生长温度都对定向碳纳米管生长有影响。通过对该碳纳米管进行场发射测试,结果表明此定向碳纳米管的开启电压仅为0.67V.μm-1(I=1μA),阈值电压为2.5V.μm-1,具有良好的场发射性能。     

阵列式碳纳米管制备研究

CVD工艺制备碳纳米管阵列,二甲苯(C6H4(CH3)2)作为碳源气体,二茂铁(C10H10Fe)作为催化剂前驱体,反应温度为700～800℃,碳纳米管直径30～60nm,长度50～60μm。     

四脚针状ZnO纳米结构的制备及表征

采用以Zn粉、C粉为原料,采用热蒸发法,在没有任何载气和700℃下制备了四脚针状ZnO纳米结构。C粉起到了催化剂的作用但产物却不存在催化剂去除的问题,同时C粉氧化生成的CO/CO2还起到了载气的作用。扫描电镜(SEM)表明,四脚针状ZnO具有很细的尖端,直径为50 nm。X射线衍射(XRD)、微区拉曼图谱的特征峰表明,四脚针状ZnO是高纯的六角纤锌矿结构。光致发光(PL)谱在403 nm附近有微弱的紫光发射峰,而在510 nm附近出现了很强的绿光发射峰。     

Structural characteristics of carbon nanostructures synthesized by ECR-CVD

In this study, carbon nanotubes (CNTs) and nanoparticles were synthesized by an electron cyclotron resonance-chemical vapor deposition (ECR-CVD) system. Results show that both high- and low-aspect-ratio CNTs and nanoparticles are found. The CNTs range in length from tens of nanometers to micrometers, and in outer diameter from about 5 to 50 nm. Transmission electron microscope (TEM) images show that the faceted nanoparticles exhibit polyhedral or onion or irregularly profiled fullerene structures, and the CNTs growth is from the interlayers lamination. The surface sheet resistance and average surface roughness of the CNT films are about 360 Ω per square and 7-17 nm, respectively. When the CNT sample has a higher amount of nanoparticles, the current density will be increased.     

Chemical vapor deposition synthesis of self-aligned carbon nanotube arrays

A procedure for producing arrays of self-aligned carbon nanotubes (CNTs) using standard chemical vapor deposition (CVD) is reported. Using UV photolithography, silicon substrates are patterned with a thin layer of thermally evaporated iron as a CNT catalyst. The CVD synthesis was carried out over a small temperature range (700°C–800°C) using acetylene and methane gasses, producing aligned CNT towers. Scanning electron microscopy (SEM) analysis shows a relationship between CNT tower height and synthesis time. Additionally, results show that impurity particles dramatically effect CNT tower growth. These results indicate that aligned CNTs can be produced in a desired pattern with height control.     

A temperature window for the synthesis of single-walled carbon nanotubes by catalytic chemical vapor deposition of CH4 over Mo-Fe/MgO catalyst

A temperature window of single-walled carbon nanotubes （SWCNTs） growth has been studied by Raman spectroscopy. The results presented when temperature lower than 750℃, there were few SWCNTs formed, and when temperature higher than 900℃, mass amorphous carbons were formed in the SWCNTs bundles due to the self-decomposition of CH4. The temperature window of SWCNTs efficiently growth is between 800 and 900℃, and the optimum growth temperature is about 850℃. These results were supported by transmission electron microscope images of samples formed under different temperature. The temperature window is important for large-scale production of SWCNTs by catalytic chemical vapor deposition method.