图形化的衬底电极改善碳纳米管的场发射特性

用电泳法将碳纳米管分别淀积到图形的和平面的ITO(铟锡氧化物)电极上作为场发射阴极并比较性的研究了它们的场发射特性.实验结果显示,相对于平面的衬底电极,斑条的ITO电极能够有效的改善碳纳米管的场发射特性.通过电场的数值计算,场发射特性的改善起源于斑条的ITO电极自身的表面电场增强引起了碳纳米管表面电场的两级放大.采用图形化衬底电极去制备碳纳米管阴极是改善碳纳米管场发射特性的一个简单、有效途径.     

电泳和电镀法增强碳纳米管场发射特性的研究

碳纳米管(CNT)和衬底的电学接触问题是获得高性能CNT电子器件的一个关键性的问题。本文采用电泳电镀方法制备CNT冷阴极,有效改善了CNT与衬底间接触电阻,增强了碳纳米管场发射性能。电泳电镀法制备的碳纳米管冷阴极场发射的开启电场(电流密度为10μA.cm-2时的电场)由2.95 V.μm-1降低到1.0V.μm-1,在电场为8V.μm-1时电流密度由0.224增加到0.8112mA.cm-2。在电流密度为800μA.cm-2时进行1h的场发射稳定性测试,结果表明,电泳电镀法所得CNT场发射电子源电流密度几乎不变,而且电流密度比较稳定;而只有电泳的方法获得的CNT场发射电子源电流密度波动较大,电流不稳定且呈较快的衰减趋势,1h后减少到原来的75%。采用电泳电镀方法制备CNT阴极,CNT的根部被纳米银颗粒覆盖和包裹,使CNT与衬底接触更加牢固而紧密,又由于银具有很好的导电性,从而大大减小了接触电阻,因此电泳电镀法能大大改善CNT与衬底的电学接触性能。     

热CVD法制备的碳纳米管线阵列的场发射特性

采用半导体光刻技术在硅衬底上获得图形化掩膜,然后用热化学气相淀积(T-CVD)的方法制备了图形化的碳纳米管线阵列,用扫描电镜和拉曼光谱仪对碳纳米管进行了表征.研究了图形化碳纳米管线阵列的场发射特性,并与无图形化处理的碳纳米管薄膜样品的场发射特性进行了比较.当发射电流密度达到10 μA/cm2时,无图形化处理的碳纳米管薄膜、10 μm碳纳米管线阵列以及2 μm碳纳米管线阵列样品的开启电场分别为3 V/μm、2.1 V/μm和1.7 V/μm;而当电场强度达3.67 V/μm时,相应的电流密度分别为2.57 mA/cm2、4.65 mA/cm2和7.87 mA/cm2. 实验结果表明,图形化处理后的碳纳米管作为场发射体,其场发射特性得到了明显的改善.对改善的原因进行了分析和讨论.     

碳纳米管场发射阴极的制备及其场发射特性

采用电泳法将碳纳米管组装到电化学淀积的银台阵列上作为场发射阴极并研究了它的场发射特性.场发射特性测试结果表明:该阴极具有优异的场发射特性,开启电场为2.8V/μm,在应用电场为5.5V/μm时,发射电流密度达到1.7mA/cm2.具有优异的发射性能的原因可以归结到银台的边缘和银台类山状的表面增强了碳纳米管的场致电子发射.该阴极制备工艺简单、发射特性优异,且容易实现大面积制备,可以应用到大面积场发射显示器件中.