限流电阻层改善碳纳米管场发射显示器发光均匀度的研究

针对碳纳米管(CNT)场发射阴极薄膜中,CNT个体差异及其与衬底的不良接触对发光均匀性的影响,引入反馈限流电阻层以改善阴极薄膜的场发射发光均匀性.采用丝网印刷工艺在衬底上制备氧化锌作为电阻限流层,在其上制备CNT阴极薄膜.对CNT薄膜阴极的发射电流稳定性和均匀性进行了测试,给出了电阻限流层对场发射特性曲线的影响效果.SEM分析表明,氧化锌电阻层有利于消除CNT阴极的尖端屏蔽效应,并且使得CNT与衬底具有更加紧密的接触.场发射特性和场发射发光照片表明,虽然随着限流层厚度增加,阈值电压有所增加,发射电流有所减小,然而限流层的存在有效地改善了发射电流的稳定性,使得发射电流和场发射发光点分布更加均匀.     

限流电阻层改善碳纳米管场发射显示器发光均匀度的研究

针对碳纳米管(CNT)场发射阴极薄膜中,CNT个体差异及其与衬底的不良接触对发光均匀性的影响,引入反馈限流电阻层以改善阴极薄膜的场发射发光均匀性.采用丝网印刷工艺在衬底上制备氧化锌作为电阻限流层,在其上制备CNT阴极薄膜.对CNT薄膜阴极的发射电流稳定性和均匀性进行了测试,给出了电阻限流层对场发射特性曲线的影响效果.SEM分析表明,氧化锌电阻层有利于消除CNT阴极的尖端屏蔽效应,并且使得CNT与衬底具有更加紧密的接触.场发射特性和场发射发光照片表明,虽然随着限流层厚度增加,阈值电压有所增加,发射电流有所减小,然而限流层的存在有效地改善了发射电流的稳定性,使得发射电流和场发射发光点分布更加均匀.     

碳基薄膜场发射中的电阻效应

研究了接触电阻和薄膜体电阻对场发射的影响,计算机仿真和场发射实验表明电阻的大小直接影响强电场下的场发射而对开启电场基本没有影响,随着电阻的增大场发射逐渐偏离Fowler-Nordheim特性而向线性变化过渡.在场发射模型分析的基础上,给出了平面碳基薄膜阴极的等效电路发射模型,分析表明接触电阻的大小严重影响发射的均匀性,因此优化碳膜的制备条件,保证碳膜与金属电极的良好电接触对提高发射性能、改善发射均匀性有重要的意义.     

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。     

丝网印刷碳纳米管薄膜的电子发射

将碳纳米管(CNT)浆料印刷在不锈钢衬底上,进行了特殊的热烧结和后处理工艺处理.经过特殊热烧结和后处理工艺处理后的试样,在外加电场后,电子发射的开启电场从2.50 V/μm降低到1.40 V/μm.外加电场为3.30 V/μm时场发射电流从8.50 μA/cm<'2>提高到350μA/cm2,场发射效率提高;当场强为4.0 V/μm时,阳极上荧光点的面密度约从(5～8)个/cm2提高到(22～26)个/cm2,发射均匀性得到有效的提高.讨论了丝网印刷CNT薄膜中电子的场发射实验,表明特殊的热烧结和后处理工艺使CNT之间的残留物厚度变薄,而且使更多的CNT均匀地露出薄膜表面,只有电子隧穿达到裸露的CNT才能有效地发生场发射.     

碳纳米管场发射阴极的厚膜工艺研究

研究了制备碳纳米管(CNT)场发射阴极的厚膜工艺,通过浆料配方和烧结工艺等方面的探索,在Si基底上制作了均匀、平整、场发射特性良好的CNT厚膜。CNT厚膜工艺研究表明,CNT浆料中银浆的最佳比例约为4.2％,最佳烧结温度为480℃(空气中),才能保证厚膜有较强的附着力,CNT又不至于全部氧化。银浆比例过大,则使高电压时场发射电流明显下降,通过对CNT厚膜的场发射特性测量得知,其开启电压为2．4V／μm,在5V／μm的电场下,场发射电流密度为27．8μA／cm^2,但发光显示情况不佳,通过使用含有机粘结剂的浆料,使显示发光情况得到了很大改善。     

FED显示驱动电路结构及其场发射特性分析

从场发射的基本原理出发,分析了影响场发射电流的内外因素。阴极表面强电场是产 生发射电流的必要条件,但像素的不均匀性和场发射特性的非线性导致无法产生精确的发射电流,由此带来了亮度调节的可控性差;阴极驱动电路作为发射电流回路的一部分,其电路结构直接影响发射电流的控制特性,分析表明电流驱动模式能对阳极束电流进行精确控制,是实现FED亮度控制的理想驱动方式。     

丝网印刷碳纳米管阴极老炼特性研究

影响碳纳米管阴极场发射稳定性和寿命的主要因素有真空度、场发射过程中的热效应以及场发射体对场发射电流的承载能力等。本文从外部特性的角度，对丝网印刷碳纳米管阴极老炼前后的场发射特性曲线进行了分析，得出了经过老炼后场强增强因子减小而有效发射面积比增大的变化规律，而且老炼电压越高，这种变化越大。这一结果与实验中发光图像的观察结果很好得吻合，说明经过老炼后，碳纳米管有效场发射点变钝而有效场发射点数量增加。     

低成本制备的高稳定性碳纳米管复合阴极

通过改变SiO2纳米溶胶与碳纳米管的比例,选择合适的表面活性剂解决SiO2表面湿润问题,使SiO2得以均匀包裹CNT.采用Sol-Gel工艺制备CNT/SiO2复合物阴极,使用TEM对复合物的形貌、结构进行表征,对其场发射性能与稳定性进行了研究,获得了高增强因子及低屏蔽效应的阴极.发射测试实验表明:复合物中SiO2/CNT含量为80%时,阴极具有高发射电流和较佳的场发射稳定性能.在场强为2 V/mm时,发射电流为56 mA/cm2,开启场为0.71 V/mm,发射电流波动3 h,波动<3%.该阴极发射电流高,稳定性良好,容易采用低成本的丝网工艺制备成各种不同尺寸FED阴极.     

大面积碳纳米管冷阴极的制备与研究

针对碳纳米管(CNT)阴极场发射均匀性这一关关键难题，根据CNT场发射理论制备了一种新型碳纳米管阴极印刷浆料，实验表明：质量分数约为20％的纯化CNT与4．2％的导电氧化物粘接材料混合形成的印刷浆料，其阴极具有较佳的发射均匀特性，用丝网印刷技术制作成的大面积(对角线长度大于12．5cm)阴极，再经过快速烧结技术及两步后处理工艺，既能除掉粘接材料又能使CNT很好地与衬底固定，并使碳纳米管部分直立和充分暴露，进一步改善了发射均匀性，该均匀发射的阴极开启场为2．0V／μm在电场强度阴极可望应用于场致发射显示器，液晶显示的背光源、电光源等器件。     

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。     

硝酸铁浓度对石墨片上生长的碳纳米管场发射性能的影响

石墨衬底先分别浸泡于0.1~1mol/L不同浓度的硝酸铁溶液后,采用低压化学气相沉积法于700℃在石墨衬底上生长碳纳米管薄膜。根据扫描电子显微镜照片及拉曼光谱分析碳纳米管的形貌和构成。碳纳米管的场发射性能的研究采用标准电流-电压测试。浸泡于0.6mol/L硝酸铁溶液的石墨片上所生长的碳纳米管的场发射性能最佳。     

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...     

提高碳纳米管阴极膜场发射特性的研究

通过研究多步印刷制备的多层碳纳米管(CNTs)厚膜的场发射性能,发现开启电场随印刷次数增加而增加,二次印刷膜具有最好的场发射特性。微观特性研究表明,两步印刷制作的CNTs膜在热处理后界面间形成了良好的匹配结构,且底层膜与基底接触面积增加,从而增加了膜层导电性和形成欧姆接触的几率,并且提高了平均场增强因子。四种不同成分的CNTs膜一致显示两步印刷显著提高了CNTs阴极膜的场发射电流及发光均匀性。     

浸泡Ni(NO3)2溶液的石墨在不同温度下生长的碳纳米管及其场发射性能

将石墨衬底浸泡于0.5mol/LNi(NO3)2溶液中一段时间,之后利用低压化学气相沉积法在不同温度的条件下生长碳纳米管薄膜。研究了碳纳米管的生长温度对其场发射性能的影响。通过扫描电子显微镜和拉曼光谱对生长的碳纳米管薄膜的表征发现,随着碳纳米管的生长温度的增加,碳纳米管的直径与相应拉曼光谱中的G峰和D峰(ID/IG)的峰强比减小。同样,碳纳米管的G峰的半峰宽随着碳纳米管的生长温度的增加而减小,这表明碳纳米管的石墨化程度的增强。实验中发现,碳纳米管的场发射性能依赖于碳纳米管的生长温度。     

缓冲层对铜催化生长碳管形貌和性能的影响

碳纳米管的生长通常使用Fe,Co,Ni作为催化剂,除此以外的一些过渡元素也能催化裂解生长碳管。其中用铜制备的碳管阈值电场低、发射电流密度大、发射均匀性好等等良好的场发射特性。铜与硅、或金属之间具有很强的的扩散特性,而碳管应用于场发射显示器必然使用玻璃、硅片作为衬底,所以需要一层缓冲层阻挡催化剂铜扩散入衬底。本文使用磁控溅射制备铜薄膜作为催化剂,化学气相沉积方法裂解乙炔生长碳管薄膜形成场发射阴极。并试验W,Ni,Cr和Ti作为铜薄膜的缓冲层,结果表明不同的金属阻挡特性不同,生长后碳管的形貌和特性都有差异。结果表明Ti和W能很好地阻挡铜的扩散,从而使铜催化裂解出附着性好、分布均匀、密度适中、场发射特性良好的碳管薄膜。对于Ni和Cr金属,由于生长的碳管与衬底结合差或者场发射能力差而不适合作铜的缓冲层。     

Improving the emission characteristics of a carbon nanotube film in NaCl electrolyte

Screen printing is undoubtedly the most cost-effective process for the fabrication of large-sized carbon nanotube field emission display (CNT-FED). A novel post-treatment method in NaCl electrolyte was presented to solve the problem of poor field emission characteristics of printed CNT films. Compared to those of untreated films, the turn-on electric field of the treated film decreased from 2.4 to 1.4 V/μm and the total emission current of the treated film that has the same printing area as the untreated one increased from ∼100 to ∼1800 μA. Scanning electron microscope (SEM) and Raman spectrum study revealed that field emission characteristics are enhanced by two factors. Firstly, the NaCl electrolyte treatment appeared to render the CNT surfaces more activey by exposing more CNTs from the CNT film. Secondly, the numerous defects of CNTs of the CNT film were increased by electrical current energy.     

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。     

空气氧化法对纳米碳管场发射性能的影响

以镍金属为催化剂,在600℃条件下,采用化学气相沉积法(CVD)制备碳纳米管。将制得的碳纳米管用高能球磨法处理0.5～1h后,以空气氧化法进行提纯,并研究了氧化温度对碳纳米管形貌和场发射性能的影响。用扫描电镜、Raman光谱分别对300～500℃的氧化提纯后的碳纳米管的形貌和结构进行了表征。结果表明:碳纳米管的场发射性能随温度的升高而升高,经400～450℃加热10min后,非晶碳成分减少,碳管纯度得到提高,场发射性能达到最高;当氧化温度继续升高时,碳纳米管的缺陷密度增大,非晶化程度增加,场发射特性变差。因此,通过控制氧化温度可以有效提高碳纳米管的纯度和场发射性能。     

碳纳米管薄膜的电泳沉积与场发射性能

采用电泳法在Si基片上沉积碳纳米管(CNTs)薄膜。研究了电泳极间距、电泳时间及电泳电压等对沉积的薄膜形貌结构与场发射性能的影响。SEM、高倍光学显微镜和场发射性能测试结果表明,保持阴阳极间距为2cm,在100V的直流电压下电泳2min所获得的CNTs薄膜均匀、连续、致密且具有最好的场发射性能,其开启电场强度仅为1.19V/μm,当外加电场强度为2.83V/μm时,所获得的最大发射电流密度可达14.23×10–3A/cm2。