新型同轴电极结构碳纳米管场发射电离计

本文以碳纳米管(CNT)作为阴极电子源设计一种新型的冷阴极电离真空计结构,结构包括场发射电子源、阳极和离子收集极,阳极和离子收集极为同轴圆环结构。利用热化学气相沉积法在金属基底上直接生长碳纳米管,分别制备了4mm×5mm矩形和直径0.1mm圆形两种阴极发射面。碳纳米管阴极具有优异的场发射性能,开启电场1.70 V/μm。在氮气环境下,分别对不同阴极真空电离计结构的真空测量性能进行了研究,真空计在10-7到10-3Pa区间归一化电流(Ii/Ia)与压强表现出良好的线性关系,矩形和圆形发射面阴极对应的真空计其测量灵敏度分别是3.1×10-2Pa-1和1.3×10-2Pa-1。     

碳纳米管场发射阴极制备及其应用研究

碳纳米管(Carbon nanotube, CNT)薄膜可作为场发射阴极材料,具有常温下工作、物理化学性能稳定、响应时间快等一系列优点,在各类电真空器件中具有潜在的应用价值。本文重点综述了兰州空间技术物理研究所近年来开展的碳纳米管阴极制备及其应用研究进展,总结了CVD法直接生长法制备不同微观形貌的碳纳米管薄膜的实验方法,分析了不同碳纳米管阴极的场发射特性,介绍了其在超高真空测量和空间电推进中的应用现状及最新进展。     

不锈钢基底上的碳纳米管场发射阴极及其在像素管中的应用

用丝网印刷技术在不锈钢基底上制备了碳纳米管场发射阴极,它由一层多壁碳纳米管浆料和一层粘结层组成,这种双层结构增强了碳纳米管与基底之间的结合力和导电性.采用真空封接的工艺实现了碳纳米管场发射阴极在像素管中的应用,像素管以钼网作为栅极,荧光屏作为阳极,在10 kV的阳极电压和脉冲模式下得到了均匀并且稳定的发光效果,在50 h的测试中没有明显的电流衰减,说明其中的碳纳米管场发射阴极有较长的寿命.另外,制备的像素管具有较低的功耗,有可能应用于户外大屏幕显示器.     

硅基碳纳米管厚膜的制备及其场发射研究

该文研究了用涂敷法制备碳纳米管(CNT)厚膜的制备和场发射特性,裂解法获得的碳纳米管与玻璃粉等混合、研磨,直接涂敷在Si基底上,二极管结构测量的结果表明,碳纳米管厚膜有较低的开启电场(1.0～1.5v/μm),场强为5V/μm时,电流密度达到了50μA/cm~2。该工艺的烧结过程应控制好,加热时间稍长,会使CNT厚膜的场发射性能很快下降,时间过长会使CNT处在厚膜表面之下,无法有效发射电子。浆料中的玻璃粉比例增大时,碳纳米管阴极的场发射性能会有所降低。     

用玻璃粉作粘结剂制备碳纳米管厚膜及其场发射特性

研究了用涂敷法制备的碳纳米管（CNT）厚膜及其场发射特性,裂解法获得的碳纳米管与玻璃粉等混合、研磨,直接涂敷在Si基底上,经烧结后制成碳纳米管厚膜,二极结构测量的结果表明,碳纳米管厚膜有较低的开启电场（1.0～1.25V/μm）,场强为5V/μm时,电流密度达到了50μA/cm^2.该工艺的烧结过程应控制好,加热时间稍长会使CNT厚膜的场发射性能很快下降,时间过长会使CNT处在厚膜表面之下,无法有效发射电子.浆料中的玻璃粉比例增大时,碳纳米管阴极的场发射性能会有所降低.     

场发射X射线管电子光学系统的设计和研究

设计了一种基于场发射阵列阴极的X射线管结构。制备了金属尖锥阵列场发射阴极,结果表明该阴极具有良好的电子发射能力和稳定性,在阳极电压为3400 V的条件下,发射电流达1.46 mA,电流密度达516.4 mA/cm~2,适合应用于X射线管中。利用CST粒子工作室仿真软件对X射线管的电子光学系统进行计算,得到了可行的结构方案,结构由阵列阴极、聚焦极和阳极组成,阴极与聚焦极等电位,该结构中阴极面积为10 mm×2 mm,总发射电流约为10 mA,满足X射线管的发射要求。阳极电子束斑大小为1 mm×1 mm,可得到有效焦点大小为0.58 mm×1 mm的X射线。研究为进一步制造高分辨率的场发射X射线管打下了基础。     

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。     

束状团聚颗粒碳纳米管薄膜场发射行为研究

碳纳米管(CNT)由于其优异的场发射特性,被作为阴极发射材料广泛应用于真空电子器件中。研究CNT薄膜的场发射行为特性,对设计和制造性能优异的CNT薄膜冷阴极器件具有重要指导作用。通过酞菁铁(FePc)热解法在铜铬复合基底上制备出有束状CNT团聚颗粒随机分布的CNT薄膜。在场发射过程中,该CNT薄膜的最大发射电流表现出增强趋势。通过对比CNT薄膜场发射前后的SEM图片以及场发射图片,分析CNT薄膜微观形貌和有效发射区域的变化。结果表明:束状团聚颗粒CNT薄膜,以单个束状CNT颗粒为发射单位,尺寸最大的CNT颗粒优先发射。由于过大场发射电流对发射单位的损坏,束状CNT颗粒根据尺寸由大到小依次成为主要发射点,由此引起有效发射点数或发射面积的改变,间接影响发射电流大小和发射区域改变。因此,可通过控制CNT薄膜束状团聚颗粒的生长分布或老化损伤处理来调控场发射电流大小,改善CNT薄膜的发射性能。     

碳纳米管阴极电离真空计研制及其性能研究

碳纳米管阴极电离真空计在超高/极高真空测量中具有广阔应用前景,基于碳纳米管阴极研制了测量范围10-9~10-4Pa的电离真空计,真空规管包括了碳纳米管阴极、门极、阳极、反射极和收集极,电路控制系统由高压电源、微弱离子流测量和控制电路组成。实验研究结果表明,不锈钢衬底上直接生长制备的碳纳米管阴极性能良好,开启场强和阈值场强分别为1.9 V/μm和3.9 V/μm,当阳极电流为42μA时,碳纳米管阴极电离真空计本底干扰可降低到1.81×10-9Pa。     

金属基底上定向碳纳米管阵列的生长及其场发射性质

在金属基底上,以铁为催化剂,硅做过镀层,乙烯为源气体,通过普通的化学气相沉积方法生长出垂直基底排列的碳纳米管(CNT)阵列.扫描电子显微镜和透射电镜观察表明,生长的CNT具有阵列形貌和多缺陷的结构.对CNT阵列的场发射性质进行了测量,在10 μA/cm2时不锈钢和镍基底上的开启电场分别为1.25 V/μm 和1.57 V/μm.     

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.     

微型碳纳米管低压传感器工作性能研究

对于X射线管等小型真空器件,其内部真空监测还缺乏可靠的方法.基于碳纳米管的气体吸附影响场电子发射的特性,我们开发了一种微型低压传感器,本工作是对该传感器的场发射性能、传感性能、重复性和应用性进行研究.实验结果表明:合金材料制备的碳纳米管分布均匀、晶体性高,有良好的场发射性能;传感器对氮气和水汽具有传感效应,场发射电流能...     

碳纳米管的薄膜场发射

薄膜场发射特性是碳纳米管 (CNT)研究的重要课题之一 ,它直接关系到CNT场发射阴极在将来的实际应用。本文就CNT的场发射做一综合评述 ,主要涉及性能指标、结构模型、图形化方法和工艺等     

衬底电极对丝网印刷CNT阴极场发射性能的影响

通过丝网印刷技术,将碳纳米管(carbon nanotube,CNT)浆料直接转移到CrCuCr薄膜衬底电极、掺Sn的In_2O_3(indium tin oxides,ITO)透明导电薄膜衬底电极和Ag浆导电厚膜衬底电极上,高温烧结后得到CNT阴极,并对CNT阴极进行表面形貌和场发射性能的研究.结果表明,不同衬底电极对CNT阴极场发射性能的影响不一样,CrCuCr薄膜衬底电极CNT阴极、ITO透明导电薄膜衬底电极CNT阴极及Ag浆厚膜导电衬底电极CNT阴极场发射的开启电场分别为0.99、2.05和2.46V/μm;当电场为3.0V/μm时,它们的亮度分别为2472、1889、587cd/m~2.CrCuCr薄膜衬底电极CNT阴极的场发射性能最优,ITO透明导电薄膜衬底电极CNT阴极次之,Ag浆厚膜导电衬底电极CNT阴极最差,并根据金属-半导体理论模型分析了原因.     

碳纳米管的薄膜场发射

薄膜场发射特性是碳纳米管(CNT)研究的重要课题之一，它直接关系到CNT场发射阴极在将来的实际应用。本就CNT的场发射做一综合评述，主要涉及性能指标、结构模型、图形化方法和工艺等。     

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/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.     

定向碳纳米管阵列在石英玻璃基底上的模板化生长研究

分别以带有刻痕的石英玻璃和溅射过Au膜的石英玻璃为生长基底,通过催化裂解二茂铁和二甲苯混合物的方法,在基底上制备出了模板化的定向碳纳米管(CNT)阵列,扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察表明:在这两种基底上生长的定向碳纳米管阵列的模板化程度都很高,其中的碳纳米管多为直径在20～50nm的多壁管(MWNT),且具有很好的定向性。本文还分析、对比了基底材料对定向碳纳米管生长的影响,初步探讨了定向碳纳米管模板化生长的形成机制。     

碳纳米管薄膜的制备及其场发射研究

为了克服用Fe（NO3）3、Mg（NO3）2体系催化剂自由生长出的碳纳米管缠绕程度较严重,分布不均匀的缺点,采用丝网印刷催化剂的方法将其印刷在石英、硅和钛三种不同的基底上,结果表明,在石英基底上,用CVD法制备的碳纳米管分布较均匀,有效地克服了团聚现象,并用其作为场发射的阴极进行场发射实验,实验表明,该阴极开启场为2．2V／μm,在电场强度为3．0V／μm下,阳极电流为46．6uA,场发射电流稳定,波动小于5％。该阴极可望应用于场致发射显示器、液晶显示的背光源、照明光源等器件。     

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.