碳纳米管/二氧化硅复合材料制备及场发射特性研究

采用溶胶-凝胶法制备了碳纳米管/二氧化硅复合材料,并对复合材料的场发射特性进行了研究,结果表明:复合材料有很好的场发射特性,含有10%(质量分数)CNTs的复合材料开启场较低(0.98V/μm).研究了用稀HF溶液处理复合材料表面后场发射性能,发现场发射性能明显改善,开启场由0.98V/μm下降到0.73V/μm,发射电流为1mA/cm2时的电场由2.1V/μm下降到1.0V/μm.研究表明碳纳米管/二氧化硅复合材料非常适用于场发射平面显示器中的阴极.     

碳纳米管场发射特性的研究

将ＣＶＤ方法制成的碳给米管沉积在钼针尖上，测试了这种材料的场发射特性。结果表明这种材料可作为一种新型高效的场发体。同时还将其与纯钼针在场发射方面进行了比较。     

碳纳米管复合材料场发射性能研究现状

碳纳米管具有管径小、长径比高的结构以及物理化学性能稳定等优良特性,被认为是真空冷阴极场发射电子源和场发射平板显示理想的阴极材料。加之碳纳米管兼具有机械强度高、韧性好等出众的力学性能,使其成为复合材料的理想添加相,将其与其他材料复合,可以制备出具有更加出众性能的复合材料。近年来有关碳纳米管及其复合材料场发射研究已成为一个备受关注的热点。概述了阴极场发射理论以及与碳纳米管场发射相关的几种场发射物理机制,介绍了碳纳米管复合场发射阴极的研究现状及制备方法,最后对碳纳米管复合阴极场发射的发展前景进行了展望。     

碳纳米管场发射特性的研究

将CVD方法制成的碳纳米管沉积在钼针尖上 ,测试了这种材料的场发射特性。结果表明这种材料可作为一种新型高效的场发射体。同时还将其与纯钼针在场发射方面进行了比较     

利用场发射显微镜研究单壁碳纳米管的场发射特性

利用场发射显微镜研究了单壁碳纳米管（SWCNTs)的场发射特性。由于实验中所用的SWCNTs的长度基本一致，因此能同时观察到多根SWCNTs的场发射像。SWCNTs的场发射像随着热处理温度的升高而变化，直至热处理温度过高而塌缩。在一定的实验条件下，观察到了具有精细结构的单根碳纳米管顶端“帽子”的场发射像。电流－电压（I－U）曲线分析表明，SWCNTs的电流来源于场发射。     

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.     

碳纳米管薄膜的制备及场发射特性研究

在镀铝硅片上电沉积Ni催化剂,采用催化热解法制备了多壁碳纳米管薄膜,反应气体为乙炔、氢气和氮气。实验表明在电沉积液中加入正硅酸己酯作催化剂载体并进行退火后处理能有效减小碳纳米管管径．分析表明该纳米管直径在50～70nm间。测试了其场发射特性,其开启场强为8V／μm。最大发射电流密度为2mA／cm^2,已基本满足场发射平面显示器对发射电流密度的要求。     

有机溶剂高压气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,提出有机溶剂高压气流法进行表面后处理,有效改善碳纳米管阴极场发射特性.利用表面轮廓仪、扫描电子显微镜及高分辨透射电子显微镜表征有机溶剂高压法处理前后CNT阴极表面形貌变化,并对处理前后CNT阴极进行场发射特性测试.结果表明,有机溶剂高压法处理后CNT阴极表面整洁无包覆,开启电场下降,场发射电流密度大幅度提升,发射点密度明显增大,均匀性提高,处理前后场增强因子比值为1:2.8.     

尖锐端头碳纳米管的制备与场发射特性

采用氢电弧法制备了尖锐端头的碳纳米管,获得了具有三种特殊形貌的尖端,即锥形、颈缩形和铅笔状尖端.该特殊彤貌的彤成可归因于在原料中加入硅粉进而形成的结构缺陷.研究了所得碳纳米管的场发射特性,发现其阈值电场较低,仅为3.75V/mm;场发射电流密度可高达～1.6×105A/cm2;且场发射稳定性好.以上优异的场发射性能归结于该碳纳米管具有良好的结构完整性和独特的尖端结构特征.

Abstract：

Carbon nanotubes (CNTs)with sharp tips were synthesized by a hydrogen arc discharge method. Three unusual morphologies,i.e. ,a cone-shaped tip,a suddenly-shrinking tip,and a pencil point-like tip were observed. These novel tip structures are considered to be related to the addition of a small amount of silicon powder in the raw material,which may introduce structural defects in the CNTs. The field emission properly of the sharp-tip CNTs was investigated,and a low threshold electric field of 3.75 V/m,a high field emission current density of ～1.6× 105 A/cm2,and a good emission stability were demonstrated. The superior field emission performance of the CNTs can be attributed to their good crystallinity and unique tip structures.     

利用场发射显微镜研究单壁碳纳米管的场发射特性

利用场发射显微镜研究了单壁碳纳米管(SWCNTs)的场发射特性.由于实验中所用的SWCNTs的长度基本一致,因此能同时观察到多根SWCNTs的场发射像.SWCNTs的场发射像随着热处理温度的升高而变化,直至热处理温度过高而塌缩.在一定的实验条件下,观察到了具有精细结构的单根碳纳米管顶端"帽子"的场发射像.电流-电压(I-U)曲线分析表明,SWCNTs的电流来源于场发射.     

定向碳纳米管的制备及其场发射性能研究

定向碳纳米管的制备方法是碳纳米管场发射显示器技术领域一项十分关键的技术.简要介绍了定向碳纳米管的制备方法、结构检测技术,并综合评述了影响定向碳纳米管场发射性能的因素.     

定向碳纳米管薄膜的制备及其场发射性能的研究

利用高温裂解法，以酞菁铁为原料在不同基底(石英玻璃、硅片、氧化硅片等)上成功制备了碳纳米管定向薄膜。在扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)下观察表明，得到的薄膜由定向性良好的多壁碳纳米管(MWNTs)组成。详细讨论了反应时间等工艺参数对薄膜生长的影响，并测量了不同基底上定向碳纳米管薄膜的场发射性质。     

电介质TiO2粉体增强印刷碳纳米管薄膜的场发射性能

提出了一种可显著改善丝网印刷碳纳米管（CNTs）薄膜场发射特性的浆料制备方法。该方法以乙基纤维素为制浆剂,松油醇为溶剂,通过超声波把CNTs和TiO2粉体均匀地分散成CNTs/TiO2复合浆料,扫描电镜表明,丝网印刷的CNTs/TiO2薄膜在高温下烧结后形成连续的膜体,CNTs被球状的TiO2颗粒均匀隔离;场发射特性测试表明,与单纯的CNTs薄膜相比,CNTs/TiO2薄膜的开启电场降低了0.2V/μm,在电场强度为4.0V/μm时电流密度增加了26.5μA/cm2,结果说明,该方法对于提高CNTs的场发射特性有明显的作用,在CNTs发射显示器的制作中有很好的实际应用价值。     

碳纳米管和镓掺杂碳纳米管场发射性能研究

采用催化热解方法分别 制备出碳纳米管和镓掺杂碳纳米管, 并利用丝网印刷工艺将其制备成纳米管薄膜. 对此薄膜进行低场致电子发射测试表明, 碳纳米管和镓掺杂纳米管开启电场分别为2.22和1.0V/μm, 当外加电场为2.4V/μm, 碳纳米管发射电流密度为400μA/cm², 镓掺杂纳米管发射电流密度为4000μA/cm². 可见镓掺杂碳纳米管的场发射性能优于同样条件下未掺杂时的碳纳米管. 对镓掺杂纳米管场发射机理进行了探讨.     

碳纳米管类型对CNTs/Lyocell复合纤维结构与性能的影响

分别采用单壁碳纳米管（SWNTs）和多壁碳纳米管（MWNTs）这两种碳纳米管（CNTs）制备不同的CNTs/Lyocell复合纤维,探讨了碳纳米管类型对复合纤维的结构与性能的影响。结果表明,碳纳米管类型并未影响CNTs/Lyocell纤维的结晶结构,质量分数为1%的SWNTs或MWNTs在Lyocell基体中分布都比较...     

高场发射性能碳纳米管薄膜的沉积与表征

利用电泳法将碳纳米管（CNTs）沉积在表面镀覆了50～150 nm Ti薄膜的Si基底表面,900℃真空退火后形成了具有良好场发射性能的Ti-CNTs薄膜阴极.利用X射线衍射和扫描电子显微镜对制备的Ti-CNTs薄膜进行了表征.结果表明,高温退火过程中,CNTs的C原子和基底表面的Ti原子发生化学反应,在CNTs与基底之间形成了导电性钛碳化物,明显改善了CNTs与基底之间的电导性和附着力等界面接触性能;与Si基底表面直接电泳沉积的CNTs薄膜相比,制备的Ti-CNTs薄膜的开启电场从1.31 V/μm降低到1.19 V/μm;当电场强度为2.50 V/μm时,Ti-CNTs薄膜的场发射电流密度可达13.91 mA/cm^2;制备的Ti-CNTs薄膜显示出改善的发射稳定性.     

碳基场发射冷阴极材料的研究

场发射冷阴极材料作为真空微电子器件的核心部件,在真空微电子场发射的研究与应用中占有极其重要的地位.目前碳基材料金刚石、类金刚石和碳纳米管在场发射冷阴级的研究中居统治地位.阐述了以上3种材料的制备工艺,发射特性,提出了改进其发射性能的措施,并对它们目前存在的问题及其应用前景进行了展望.