影响碳纳米管阴极场发射性能首要因素的研究

研究了影响碳纳米管(CNT)场发射性能的主要因素,通过实验分析气压、热处理温度、发射体尺寸参数等,发现预先热处理可有效提高发射体分散均匀性,而高温后处理可有效纯化CNT;气压和温度是工作过程中影响CNT阴极膜场发射稳定性的重要参数;而CNT发射体的长度、管径与膜层密度是影响场发射电流特性的主要因素,长径比大小影响着场增强因子大小,大长径比引起低的开启电场强度和高发射电流,但管径的大小与场发射均匀性的优劣呈相反关系.     

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.     

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。     

碳纳米管微电极的直流介质阻挡放电特性

研究了一种基于碳纳米管尖端的直流介质阻挡放电(DBD)微结构,使用MEMS加工工艺制作出深宽比0.5的侧壁相对的叉指状金属电极,在电极上电泳多壁碳纳米管,采用真空磁控溅射沉积二氧化硅介质层。在大气压下测试了所制备的DBD微结构样品的直流放电基本特性。实验结果表明,在几伏特的直流加载电压下即可检测到纳安量级的放电电流,并且放电电流对人体呼吸和环境气体变化有明显响应。放电起始电压小于10V并显现出明显的抑制电流自由增长的DBD放电特征,但电流下降持续时间达102～103s量级,大于常规常压DBD时间,显示出碳纳米管尖端的特异效应。     

RF-PECVD法研究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(RF-PECVD),以Fe作为催化剂,在Si基片上生长了碳纳米管(CNT),采用扫描电子显微镜(SEM),高分辨透射电子显微镜(HR TEM)以及显微Raman光谱等对制备的CNT的形貌及结构进行了表征.结果表明:700℃和800℃温度下生长的CNT均取向无序、弯曲缠结,由整齐排列的圆...     

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。     

镍/碳纳米管复合薄膜的制备及其性能的研究

结合电泳沉积碳纳米管和电镀金属镍的方法,在导电基片上成功制备了镍/碳纳米管复合薄膜.观察了薄膜的形貌和成份,测试了所制备的镍/碳纳米管复合薄膜的表面电阻和场发射特性,并与传统的电泳方法制备的碳纳米管薄膜进行了比较.实验结果表明,镍/碳纳米管复合薄膜表面碳纳米管大范围排布有序、密度可控;与传统电泳方法制备得到的碳纳米管薄膜相比,镍-碳纳米管复合薄膜具有更小的表面电阻和更好的场发射性能.镍层在薄膜中起到了固定碳纳米管、改善碳纳米管与基底以及碳纳米管与碳纳米管之间电接触的作用;由于镍在薄膜中含量较少(小于10%),薄膜整体仍体现出碳纳米管的优异性能.     

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。     

碳纳米管在气敏传感器应用中的研究进展北大核心

以具有大的表面积及特殊的中空结构的碳纳米管（CNT）作为气敏传感器敏感层材料为基础,介绍了CNT在开发不同类型气敏传感器技术方面的最新进展。综述了CNT及以贵金属、金属氧化物、聚合物改性的CNT作为气敏传感器材料的研究现状,并以气敏传感器的灵敏度和响应速度为标准,对比了CNT与三种CNT复合材料作为气敏传感器敏感层的优缺点。总结了每种传感器的设计方法、制作工艺和传感机理,提出了CNT气敏传感器当前面临的技术挑战,并对以后CNT作为气敏传感器材料的发展进行展望。     

新型同轴型混合碳纳米管填充的硅通孔

针对碳纳米管填充的硅通孔(TSV)的信号传输性能优化问题,提出一种新型的基于同轴型混合碳纳米管填充的硅通孔结构.在内外层管束交界处的耦合电容的基础上,提出新型TSV结构的可变参数等效电路模型,并基于TSV在三种不同应用层次上的尺寸参数,通过此电路模型分析新型TSV中的信号传输性能.分析结果表明,在0～40 GHz内与单一类型碳纳米管填充的TSV相比,所提出TSV结构具有更小的插入损耗与更短的上升时延,并随TSV的尺寸增大优势更加显著.最后,对所提出TSV结构进行时域眼图仿真,仿真结果表明其在高速集成电路中可以满足对信号完整性的要求.     

纳米碳管周维的电位和电场分布

通过数值计算研究了单根碳管模型和碳管阵列模型下的电位和电场分布情况。利用有限差分求解碳管周围，特别是尖端附近的电位和电场分布。并通过修改模型参数，分析了碳管高度、碳管半径等几何参数对碳管周围电场分布的影响。对于碳管阵列模型还着重分析了碳管间的场屏蔽效应和场增强因子。     

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。     

局域图形上的碳纳米管可控生长及转移

射频通信领域中,开关触点材料对射频微电子机械系统(RF MEMS)开关的性能影响很大.在图形化的二氧化硅(SiO2)基底上采用热化学气相沉积(TCVD)法通过“分段”方法生长出了长度为1 ～ 20 μm可控的垂直均匀的优质碳纳米管(CNT)微阵列,并结合MEMS工艺将CNT/Au复合触点转移到了玻璃基底上.转移前在面积分别为30～ 120 μm2碳管阵列顶端镀金,测量出CNT/Au电极阻值分布在0.429～0.612 Ω,与相同面积Au电极(0.421 Ω)导电性能相差不大.因此,CNT/Au是一种潜在优良的MEMS开关触点材料.     

分子动力学模拟单壁碳纳米管的轴向焊接(英文)

采用紧束缚分子动力学方法模拟了两个不同口径的单壁碳纳米管的轴向焊接过程。发现焊接过程会形成一些新的C-C键,但这些键的形成并不是瞬间、同时完成的,小口径的单壁碳纳米管会围绕一个最先形成的C-C键以与两管轴平行的一条直线为轴旋转;同时通过模拟还首次发现这些新形成的C-C键在焊接过程中会促使两个单壁碳管在径向上产生一个明显的约为0.317nm的位移。从最终结构可以看出两个单壁碳管的部分碳原子在管的一侧会形成一个良好线性关系。焊接过程中发生的这些现象可能影响最终结构的物理、电学性能。     

碳纳米管和金属纳米粒子复合结构的拉曼光谱特性

提出了一种基于碳纳米管和金属纳米粒子的表面增强拉曼基底,并进行了实验研究。采用化学方法制备了单壁和多壁碳纳米管薄膜;利用离子溅射方法在碳纳米管薄膜上形成Au纳米粒子,构成基于碳纳米管和金属纳米粒子复合结构的表面增强拉曼散射基底。对此样品进行了扫描电子显微镜(SEM),反射谱、拉曼谱等表征测试。研究表明,该基底由于碳纳米管极大的比表面积,可吸附更多的金属纳米粒子,增强拉曼散射信号强度。     

ECCVD法制备单壁碳纳米管

采用催化化学气相沉积法,以乙醇作为碳源,二茂铁为催化剂前驱体,高纯度的N2和3%H2/Ar为载气,在反应温度850℃下,制备出了高质量的单壁碳纳米管。采用该方法制备单壁碳纳米管,具有反应温度相对较低以及碳源(液态乙醇)丰富、廉价的优点。分别采用SEM,TEM和喇曼光谱等手段对制备出的样品进行了微观结构表征,并对表征结果进行分析计算。结果表明单壁碳纳米管集结成束状,直径约为1.2nm,其直径分布范围较窄,缺陷较少,产量相对丰富。     

基于半导体工艺制备碳纳米管阴极图形阵列

提出一种成本低、简单易行的碳纳米管图形阵列制备技术。首先在硅基底上采用热解工艺生长碳纳米管(CNT)阴极,再用光刻腐蚀法制备阴极图形阵列。研究了掩模精度及腐蚀液的浓度对图形阵列的影响,对所得到的图形样品进行XPS分析表明,图形腐蚀彻底、图形边沿轮廓清晰;以二极管结构FED测试场发射性能知:该阴极开启场1.5V/μm;在电场强度为2.0V/μm下,电流密度为58mA/mm2,发光亮度高达450cd/m2。     

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.     

Compact model for ballistic single wall CNTFET under quantum capacitance limit

This paper proposes a compact model for carbon nanotube field effect transistor (CNTFET) based on surface potential and conduction band minima. The proposed model relates the I–V characteristics to chirality under quantum capacitance limit. C–V characteristics have been efficiently modelled for different capacitance models which are used to find the relationship between CNT surface potential and gate voltage. The role of different capacitances is discussed and it has been found that the proposed circuit compact model strictly follows quantum capacitance limit. The proposed model is efficiently designed for circuit simulations as it denies self-consistent numerical simulation. Furthermore, this compact model is compared with experimental results. The model has been used to simulate an inverter using HSPICE.