碳纳米管阵列密度对其场发射性能的影响

本具体研究了外电场，碳纳米管自身线度，尤其管的阵列密度对其场发射性能的影响，在均匀碳纳米管阵列模型下，从理论上给出碳纳米管阵列的尖端电场，电场增强因子以及最佳阵列密度的解析表示式，理论结果表明，电场增强因子的数量级为10^2－10^4，并且碳纳米管阵列的电场增强因子与其管密度之间有着敏感的依赖关系，即当密度取某一特殊值（又被称作最佳密度值）时，电场增强因子会明显增大，相对最佳密度而言，过高或过低的管密度都将削弱碳纳米管的尖端电场，进而晚管阵列的场发射性能。     

碳纳米管场发射阴极阵列制备研究与进展

碳纳米管具有良好的电子发射特性,成为理想的场致发射阴极材料,碳纳米管阵列制备研究是碳纳米管平板显示应用的前提。介绍了碳纳米管阴极阵列制备技术如丝网印制法、CVD原位生长法、光刻法和自组织法等研究与进展,并从薄膜残留去除、CNTs膜微结构改变及sp3缺陷增加等方面概述了目前CNTs场发射性能优化的进展,指出了目前存在的问题并作了简单分析。     

碳纳米管/聚四氟乙烯复合材料场发射特性研究

通过催化热解法制备了碳纳米管,采用机械共混法制作了碳纳米管/聚四氟乙烯复合材料场发射阴极,研究了不同碳纳米管质量分数对复合材料阴极场发射特性的影响,通过制作的封装结构,对比研究了真空环境下碳纳米管/聚四氟乙烯与碳纳米管/环氧树脂复合材料的场发射特性,证明碳纳米管/聚四氟乙烯复合材料更适用于场发射阴极的真空环境中,可以满足场发射显示器件的要求.     

纳米碳管阵列

在概括纳米碳管阵列特异的场发射效应及在场发射器方面应用前景的基础上，介绍了合成纳米碳管阵列的研究历程以及化学气相沉积法在纳米碳管阵列合成方面的重要意义，就当前纳米碳管阵列的快速合成与低温合成两个发展方向进行了概述，并指出等离子体化学气相沉积法能有效地用于纳米碳管阵列的低温合成。     

植布法制备镍基碳纳米管场发射阴极及其性能研究

提出了一种新型的制备碳纳米管场发射阴极的方法———植布法,详细描述了植布法工艺,并用扫描电镜观察植布法得到的样品的表面形态,讨论了球磨工艺、碳管和聚合物分散剂不同质量配比,及聚合物介质刻蚀时间的长短对最终场发射阴极性能的影响。实验表明植布法制备的场发射阴极具有良好的场发射性能,如低的开启电压（约为1.7V/μm）,高的电流密度（在3.6V/μm下,电流密度可以达到26mA/cm2）。该方法结合了传统直接生长和丝网印刷法制备碳纳米管阴极的优点,实现了碳纳米管与金属基底可靠结合的结构,广泛适用于以该结构作为核心功能单元的器件。     

碳纳米管的场致发射及在平板显示领域中的应用

碳纳米管(CNTs)具有低的阈值电场和高的发射电流密度, 是一种性能优良的场发射阴极材料, 在平板显示领域具有潜在的应用价值. CNTs的场发射性能直接关系到CNTs场发射阴极在未来的实际应用. 本文从Fowler-Nordheims场发射理论出发, 阐述了CNTs的场发射机制; 详细论述了各种因素包括CNTs的定向性、层结构、几何特征、阵列密度、系统真空度以及CNTs与基底材料之间的键合等对CNTs场发射特性的影响; 介绍了CNTs场发射特性在平板显示领域中的实际应用.     

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.     

微图形定向碳纳米管场发射阵列冷阴极的研究

本文介绍了一种微图形化碳纳米管场发射阵列冷阴极,每个图形的直径仅为1μm,构成一个发射单元。制作工艺如下：首先在硅（100）基片上沉积氮化钛缓冲层,然后采用曝光工艺获得直径为1μm的胶孔阵列,沉积催化剂铁,最后采用直流等离子体增强化学气相沉积（DC-PECVD）生长直立的碳纳米管。并对17500个发射单元的阵列阴极进行了表面形貌表征及场发射特性测试。结果表明,碳纳米管阵列阴极的一致性较好;最低开启电场为1 V/μm;电场为17 V/μm时,测得的电流密度已达到90 mA/cm^2;发射电流为550μA时,在2.5 h内的波动小于5.6%。     

中国纳米功能材料研究取得重大成果

中国科学家在纳米管和其他功能纳米材料研究方面取得了７项具有重要影响的成果。这７项重要成果是：（１）大面积定向碳管阵列合成。研究人员发展了利用化学气相法高效制备纯净碳纳米管技术,用这种创新技术合成的纳米管,孔径基本一致,约２０纳米,长度约１００微米,纳米管阵列面积达到３毫米×３毫米。其定向排列程度高,碳纳米管之间间距为１００微米。这种大面积定向纳米碳管阵列,在平板显示的场发射阴极等方面有重要应用前景。（２）超长纳米碳管制备。研究人员利用改进后的基底,成功地控制了碳纳米管的生长模式,实现了催化剂颗料…     

丝网印刷制备碳纳米管场发射阴极的研究

碳纳米管(CNT)是理想的场发射阴极材料.本文分析了CNT的长度、直径以及排列密度与CNT阴极场增强因子的关系,研究了大面积CNT场发射阴极的丝网制备技术,包括CNT浆料配制、阴极电极的制作、阴极烧制方法和表面处理方法.文中实际制备了CNT阴极,利用二极管结构测试了对其表面处理前后的场发射性能.实验结果证明,采用本文所研究的制备技术能够印制高性能的场发射CNT阴极,该研究为制备大面积CNT阴极阵列提供了技术基础.     

Studying the field emission cathode–gate structure based on carbon nanotubes for electron-optical systems with a sheet beam

Results of studying the cathode–gate structure based on carbon nanotubes (CNTs) are presented. Experimental samples of a matrix field emission cathode–gate structure based on a vertical array of CNTs with a cell diameter of 1 μm and microstructure period of 5 μm have been manufactured. Based on experimental data, an electron-optical system with a ribbon-type field emission CNT based cathode with a linear convergence of 6.25 and beam-current density of 4.46 A/cm² has been proposed. Results of modeling a sheet 0.16-mm-thick electron beam formed by an electron gun with a CNT cathode demonstrated the possibility to obtain a low-perveance flow with a small deformation in the 0.3 × 0.8-mm beam tunnel of a slow wave 25-mm-long structure.     

均质化法在分析非连续碳纳米管增强复合材料微观应力分布规律中的应用

利用具有精确周期性边界条件的均质化理论, 用宏微观有限元法分析了非连续碳纳米管呈规则和交错2 种排列情况下, 纳米管沿管长方向的应力分布规律。为保证传统的连续力学理论的适用性, 本文中的碳纳米管采用了用分子动力学方法简化的等效纤维模型。规则排列所得结果与应用Cox 剪滞理论及Lauke、Fu 等经典理论得出的结果比较发现: 除了经典理论中指出的碳纳米管长径比及纳米管体积含量2 个因素外, 纳米管形状及在基体中的排列方式对材料的力学性质也有较大影响。交错排列的纳米管在复合材料中有较高效率的应力转化和传递能力, 碳纳米管的端部间距(2 T_f ) 对应力的分布有较大的影响。结果显示出碳纳米管作为材料增强相的特殊性, 证明了均质化理论分析碳纳米管增强复合材料应力分布规律的可行性。      

Optimization of field emission properties of carbon nanotubes cathodes by electrophoretic deposition

Cold cathodes of carbon nanotubes (CNTs) were deposited on the glass substrate by the electrophoretic deposition (EPD) method. The cathodes were tested in the diode construction with the cathode–anode gap of 170 μm in vacuum. The emission characteristics of the CNTs film cathodes have as good properties as those by screen printing and better emission uniformity. The influence of the voltage between electrodes in the electrophoretic process of flat cold cathode fabrication on the uniformity of the CNTs film distribution was studied. The results indicate that the uniformity of CNTs film cathode by EPD depends on the voltage between electrodes during the electrophoretic deposition. The uniformity of CNTs film and optimized emission properties of the cathode have been achieved when the voltage is 25 V.     

Site-specific gene transfer with high efficiency onto a carbon nanotube-loaded electrode.

A transfection array, which is specifically developed for use in high-throughput analyses of genome functions by the over-expression or suppression of genes on a chip, is expected to become an important method for post-genome research. High efficiency of gene expression or suppression is indispensable for high-throughput analyses because the adherent cell number on a single spot decreases as the density of spots increases in the transfection array. We have studied an electro-stimulated pore formation on the cell membrane for gene delivery. Fine pores should be formed on the cell membrane to increase the efficiency of gene transfection without cell damage. Herein, we examined the electrode carrying chemically functionalized carbon nanotubes (CNTs) on the surface. The CNTs were loaded on a gold electrode with a self-assembled monolayer membrane by electrostatic interaction. Adsorbed plasmid DNA was transfected with higher efficiency into adherent cells on the CNT-loaded electrode than on an electrode without CNTs. This result may be due to the strong but fine field emission formed from the tips of the CNTs.     

电泳法制备碳纳米管场发射阴极的研究

利用传统的电泳方法,在玻璃基片上成功地制备了场发射用碳纳米管阴极薄膜.用扫描电子显微镜和拉曼光谱观察了薄膜的形貌和结构,并测试了所制备的薄膜阴极的场发射特性.实验结果表明在玻璃的银浆导电层上沉积了一层较薄而均匀的碳纳米管膜,其场发射特性与丝网印刷工艺制备的阴极有相似甚至更佳的性能,具有更好的发射均匀性.采用电泳方法制备场发射阴极具有简单易行,成本低廉等优势,可以避免丝网印刷工艺带来的有机杂质污染和发射不均匀等问题.     

氧化锡薄膜场致发射研究

利用直流磁控反应溅射法,制备氧化锡薄膜,利用扫描电镜等方法对氧化锡薄膜微观结构进行分析。在低真空下,对不同厚度的氧化锡薄膜进行场致发射测试,结果显示,在氧化锡薄膜厚度为60nm时,场致发射性能最佳,当电流密度为10μA/m2时,开启电压为4.5 V/μm,阴阳两极电场为7 V/μm时,有较佳的场发射密度,同时发光亮度达到2180 cd/m2,结果表明,氧化锡薄膜在场发射平板显示及真空电子器件方面具有较好的应用潜力。     

Fabrication of carbon nanotubes field emission cathode by composite plating

Carbon nanotubes (CNTs) have high aspect ratio and have great potential to be applied as the field emission cathode because of its large field enhancement factor. In this work, a high performance carbon nanotube field emission cathode (CNTFC) was fabricated by using a composite plating method. The CNTs were purified by acid solutions and then dispersed in electrobath with nickel ions at temperatures of 60, 70, or 80 degrees C for the electroless plating process on glass substrate. The resulting CNT-Ni composite film has strong adhesion on the glass substrate. The degree of graphitization and the microstructure of the CNTFCs were studied by Raman spectroscopy and scanning electron microscopy. The field emission properties of the CNTFCs show a low turn-on electric field E(on) of about 1.2 V/microm, and a low threshold electric field E(th) of about 1.9 V/microm. Such a composite plating method could be applied to the fabrication of large area CNT field-emission displays.     

用于平面显示的MISM结构阴极

讨论了平面型场致热化电子发射阴极,对玻璃衬底/Mo/Ta2O5/ZnS/Au结构的平面型场致热化电子发射阴极的制备及其发射性能进行了论述,讨论了在不同工艺参数下器件的发射情况。实验表明,通过优化溅射时间参数和工艺手段制成的阴极对发射电流的大小有很大影响。通过对这些工艺参数的调整,得到了最高发射比(Ia/Ig)为4.5×10-4,向该阴极实用化迈进了一步。