碳纳米管场发射阴极电泳法制备及场发射特性研究

采用电泳沉积法在玻璃基板上成功制备出碳纳米管场发射阴极,采用扫描电子显微镜观察薄膜表面形貌,并对制备的碳纳米管阴极进行场发射测试.实验结果表明电泳2 min沉积的碳纳米管薄膜均匀连续且具有较好的场发射特性,其开启电场为3.1 V/μm,当外加电场强度为11.5 V/μm时场发射电流密度达到11.33 mA/cm2,经过10 V/μm的电场激活处理后样品具有较好的场发射稳定性.     

薄膜型平栅极FED背光源的制备及性能研究

利用磁控溅射和光刻技术在玻璃基底上制备薄膜型平栅极场发射阴极阵列,采用电泳工艺将碳纳米管(CNTs)发射材料转移到薄膜型平栅结构的阴极电极表面,借助光学显微镜和扫描电镜观测薄膜型平栅极场发射阴极阵列。利用Ansys软件模拟阴栅间距对阴极表面电场分布的影响,优化其结构参数,对其场发射特性进行了讨论。实验结果表明,CNTs能均匀地分散在平栅型结构的阴极表面,当电场强度为2.4 V/μm时,器件发射电流密度达到1.8 mA/cm2,亮度达3 000cd/m2,均匀性为90%,能稳定发射28 h,且具有较好的栅控作用。该薄膜型平栅极背光源技术简单、成本低,为将来制备新一代大面积场发射背光源提供了可行性方案。     

CuCr合金催化剂制备条件对大电流CNTs阴极的影响

通过改变溅射功率以磁控溅射法制备了Cu/Cr合金催化剂,研究了化学气相沉积法制备的碳纳米管(CNTs)作为大电流密度场发射阴极的场发射性能。采用扫描电镜和场发射测试仪分别对不同功率催化剂制备的CNTs进行了形貌及性能分析。结果表明,根据溅射功率与催化剂颗粒的关系,可以通过调节溅射功率改变CNTs的长径比及密度,在250WCu/Cr催化剂制备的CNTs薄膜具备了良好的场发射性能,阴极电子发射的开启电场仅为1.47V/μm,当电场为3.23V/μm,发射电流密度可高达3259μA/cm2。     

CNTs-TiO2复合薄膜的场发射及其在电离规中的应用

介绍一种制备碳纳米管（CNTs）薄膜的方法—擦涂法。利用这种方法制备了CNTs薄膜以及CNTs-TiO2复合薄膜,对其场发射性能进行了研究,发现CNTs＋（7%～10%（质量比））TiO2复合薄膜的场发射性能与纯CNTs薄膜相比有较大改善,开启电场由2.5V/μm降低到1.3V/μm,阈值电场由4V/μm降低到3.1V/μm,场发射的均匀性与稳定性也有显著的提高。利用CNTs＋7%TiO2薄膜样品作为电离真空规的冷阴极,实现了在2×10-2～3×10-5 Pa范围内的近似线性响应,灵敏度约为3.36Pa-1。这种电离真空规具有体积小、低能耗的特点。     

碳纳米管薄膜的电泳沉积及其场发射性能研究

利用电泳沉积法在铝片上制备了碳纳米管薄膜冷阴极。通过扫描电镜、Raman光谱观察分析了表面形貌和结构,并对场发射性能进行了测试。经过研磨处理的碳纳米管薄膜样品,开启电场为2V／μm,当电场强度为4V／μm时电流密度达到2600μA／cm^2,发光点密度大于10^4／cm^2。     

碳纳米管场发射冷阴极的低温制备及场发射性能

利用纳米银的低温熔接性和良好导电性,研究了以纳米银取代传统的有机粘结剂和导电银浆制备CNTs场发射冷阴极的新工艺.将CNTs、纳米银、粘性松油醇和有机溶剂混合研磨后涂敷在镀Cu玻璃基片上,250℃烧结30min后,纳米银颗粒之间互相熔接,将周围的CNTs粘结成为整体膜,形成了表面平整、导电性和场发射性能良好的CNTs阴极.测量了不同纳米银掺入量的CNTs阴极的场发射性能,结果表明:当CNTs:Ag质量比率为1:1时,CNTs阴极具有最好的场发射性能,阈值电场为4.9V/μm,当电场强度为5.7V/μm时,场发射电流密度为41mA/cm2.纳米银比例过大,烧结后CNTs被熔接的银膜覆盖,高电压时场发射电流明显下降,而纳米银掺入量太少则会导致CNTs阴极的附着力和导电性变差.     

碳纳米管场发射冷阴极的低温制备及场发射性能

利用纳米银的低温熔接性和良好导电性,研究了以纳米银取代传统的有机粘结剂和导电银浆制备CNTs场发射冷阴极的新工艺.将CNTs、纳米银、粘性松油醇和有机溶剂混合研磨后涂敷在镀Cu玻璃基片上,250℃烧结30min后,纳米银颗粒之间互相熔接,将周围的CNTs粘结成为整体膜,形成了表面平整、导电性和场发射性能良好的CNTs阴极.测量了不同纳米银掺入量的CNTs阴极的场发射性能,结果表明:当CNTs:Ag质量比率为1:1时,CNTs阴极具有最好的场发射性能,阈值电场为4.9V/μm,当电场强度为5.7V/μm时,场发射电流密度为41mA/cm2.纳米银比例过大,烧结后CNTs被熔接的银膜覆盖,高电压时场发射电流明显下降,而纳米银掺入量太少则会导致CNTs阴极的附着力和导电性变差.     

电流法改善碳纳米管阴极场发射特性

针对丝网印刷碳纳米管阴极,提出电流法进行表面后处理,有效改善碳纳米管阴极场发射特性.利用扫描电子显微镜表征电流法处理前后CNTs阴极表面形貌变化,并对处理前后CNTs阴极进行场发射特性测试.结果表明,电流法处理后CNTs阴极表面残留有机物被破坏,开启电场从2.4 V/μm降低到1.6 V/μm,同样面积的薄膜(印制面积为1 cm×1 cm)在2.6 V/μm场强下的发射电流由30 μA提高到了800 μA,说明电流处理对于提高薄膜的场发射特性有明显作用.该方法在碳纳米管场发射显示器的制作中具有很好的实际应用价值.     

金刚石/银复合材料:制备、电泳沉积及场发射性能研究

采用化学镀银的方法,制备了银包覆的金刚石复合材料,并利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉曼(Raman)光谱对样品的形貌和微结构进行了表征。利用电泳沉积的方法,制备了均匀的金刚石/银复合材料薄膜,场发射测试结果表明,在22 V/μm的电场下,金刚石/银复合材料的发射电流密度可达23.7μA/cm2;而在26 V/μm的电场下,高压金刚石薄膜的发射电流密度仅为0.2μA/cm2。与高压金刚石薄膜的场发射结果相比,金刚石/银复合材料的场发射性能有明显的提高。银的存在使银与金刚石界面处形成电子发射区,在外加电场作用下,该区域电子优先隧穿表面势垒逸出到真空,形成场致电子发射。     

衬底温度对氧化锌薄膜场发射性能的影响

利用射频磁控溅射法制备了不同衬底温度的氧化锌(ZnO)薄膜.研究了其场发射特性,分析了场发射特性和衬底温度的变化关系.实验结果表明, 开启电场随着衬底温度的增加呈先增大后减小的趋势,场发射特性的变化是由于衬底温度的改变引起表面形貌的变化所致.衬底温度为300 ℃时沉积的ZnO薄膜样品粗糙度最小,场发射性能最差,其开启场强为1.7 V/μm,场强为3.8 V/μm时电流密度仅为0.001 97 A/cm2;衬底温度为400 ℃时沉积的ZnO薄膜样品表面粗糙度最大,场发射特性也优于其他薄膜;开启场强为0.82 V/μm, 场强为3.8 V/μm时电流密度稳定在0.03 A/cm2.Fowler-Nordheim(F-N)曲线为直线表明, 电子是在外加电场的作用下隧穿表面势垒束缚发射到真空的.     

电泳法制备场发射阴极的性能优化研究

电泳法是一种新型的大面积碳纳米管场发射阴极制备方法。文章在成功地用电泳法制备了适用于场发射显示器的碳纳米管阴极基础上,通过选用不同的碳纳米管原料、改变电泳条件等方法,进一步优化碳管阴极的性能。使用不同方法制备的碳纳米管配置电泳液,由于制备方法和碳管本身的特性,管子在电泳溶液中呈现不同的分散性。碳管管径较粗时由于表面自由能相对小,所以碳管在溶液中不易形成团聚物,电泳沉积的阴极会均匀平整;管径小的碳管则由于容易团聚,需要加入表面活性剂来改善其在电泳溶液中的分散性。场发射特性和发光显示图实验结果发现,即使得到相同均匀平整的阴极,但是由于碳管本身的发射能力的差异性最终导致电泳沉积得到的阴极的场发射特性的不同。另外,电泳的实验条件也会对沉积的阴极的场发射性能和形貌产生影响。在不同电泳直流电压条件下,碳管薄膜的密度分布和厚度不同,呈现出不同的场发射能力,结果表明当电压值在25V时可以得到性能最佳的场发射阴极。     

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...     

电泳法制备平栅极碳纳米管场发射阴极及场发射特性研究

采用电泳法在ITO玻璃基板上选择性制备了碳纳米管(CNTs)阴极薄膜,采用电子扫描(SEM)分析了CNTs薄膜的表面形貌,并测试了碳纳米管阴极的场致发射特性.结果表明,利用电泳法制得的碳纳米管阴极薄膜均匀性、致密性良好,且具有较大发射电流密度;通过控制共面栅控CNTs场发射阴极的栅极电位能够有效控制阴极的场发射电流密度...     

电泳法制备四针状纳米ZnO场发射阴极

用电泳法成功地将四针状纳米ZnO沉降在透明导电玻璃ITO衬底上,制备出13cm×10cm面积的场发射阴极屏。使用扫描电子显微镜观察ZnO颗粒的表面形貌及分散均匀性。结果表明电泳法制得的ZnO场发射阴极屏透明且颗粒分布较均匀。讨论了电泳电压、沉降时间、电泳液浓度对阴极场发射电流的影响,通过实验得出用电泳法转移四针状纳米氧化锌制作阴极屏的最佳工艺条件,即直流电压75V、电泳时间为8min,两极距离2.5cm条件下制得的屏场发射性能较佳,显示效果较好。测试了ZnO阴极屏在1200V直流电压下长时间发射稳定性,测试过程电流波动范围小于5%。实验表明采用电泳法制备场发射阴极具有工艺简单、步骤少、易操作、成本低并能根据需要控制薄膜厚度及场发射屏面积等优点,对于大屏幕、低成本FED的研发具有实际应用意义。     

HfC涂覆碳纳米管增强场发射性能研究

利用PECVD方法在硅衬底卜生长碳纳米管薄膜，然后采用IBAD方法在薄膜上沉积5nm的Hf，在高温下退火后在表面形成HfC。研究了经过HfC处理前后碳纳米管膜的场发射性能，结果表明经过HfC处理后碳纳米管膜的场发射性能得到明显改善，并对提高碳纳米管场发射性能的机理进行了探讨。此方法为提高碳纳米管场发射性能提供了一种新的思路。     

Low turn-on voltage field emission triodes with selective growth ofcarbon nanotubes

A low turn-on voltage, field emission triode array has been fabricated using the selective deposition of carbon nanotubes (CNTs) in a microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) system. The field emission triodes exhibited a low turn-on voltage of 13 V and a large emission current of 23 μA with the gate voltage at 60 V. Short-term stress reveals a 10% current fluctuation within 1800 sec. The excellent electric properties suggest that the array shows potential for application in field emission displays and vacuum microelectronics     

Integrated CNTs thin film for MEMS mechanical sensors

This paper reports the top-down fabrication of CNTs thin film on MEMS structure, and characterization of piezoresistive coefficients of aligned single wall carbon nanotube (SWNT) forest film. The film was synthesized by water-assisted chemical vapor deposition (CVD), a process known as “super growth”. CNTs film was condensed, manually maneuvered and conveniently patterned by EB lithography to form desirable shapes. The longitudinal and transverse gauge factors of the CNTs thin film were measured to be 3.75 and 0.67, respectively.     

Fabrication of CNTs/Cu composite thin films for interconnects application

Carbon nanotubes/copper (CNTs/Cu) composite thin films were fabricated by combined electrophoresis and electroplating techniques. Electrical properties and structure of both CNTs/Cu thin films and the reference pure Cu thin films were investigated after annealing at different temperatures. The sheet electrical resistance of CNTs/Cu films decreases faster than that of pure Cu films with increase of annealing temperature. The grain size of CNTs/Cu film becomes much larger than that of pure Cu film at the same annealing temperature. The peak relative intensity of Cu (1 1 1) plane in CNTs/Cu film was stronger than that of pure Cu film. CNTs/Cu composite thin films, with better electrical properties than that of conventional pure Cu thin films, have been fabricated by electrophoresis and electroplating deposition techniques.     

用于染料敏化太阳电池的新型碳纳米管材料

介绍了利用简单有效的电泳沉积工艺制备新型碳纳米管薄膜材料,并应用于染料敏化太阳电池。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段发现,制备的新型碳纳米管薄膜材料直径均匀分布,且形成一种均匀的网状结构,这种均匀的网状结构有利于电子的传输。循环伏安法测试其电化学性能,并且对制备的染料敏化太阳电池的光电性能进行测试。实验结果表明,电泳沉积制备的碳纳米管薄膜具有良好的导电和催化性能,作为对电极组装的染料敏化太阳电池光电转换效率达到6.54%,有希望替代传统的铂对电极。     

钯膜上CVD法制备碳纳米管薄膜的研究

采用化学气相沉积法,以乙炔为碳源,在各种钯膜上制备了碳纳米管薄膜。通过电子显微镜观察了碳管薄膜和钯膜的表面形貌。结果表明,在真空气氛下磁控溅射的钯膜上无法生长碳纳米管。对溅射的钯膜进行大气气氛下的退火处理,则可生长出稀疏的碳纳米管团聚颗粒。采用在氧气气氛下磁控溅射的钯膜作为催化剂,则可显著提高碳管的生长密度和纯度,从而获得致密均匀的碳纳米管薄膜。