碳纳米带的合成及场致电子发射

介绍了液相合成的碳纳米带的场致电子发射特性，探索其在场发射中的应用。碳纳米带的合成采用电化学液相合成的方法在硅衬底上制备而成。通过扫描电镜和Raman光谱对碳纳米带的结构进行了分析。场发射特性测试结果表明，碳纳米带膜的场发射阈值电场为2．5V/μm。研究表明碳纳米带具有一些独到的特点，也非常适合场发射显示用冷阴极的制备。研究纳米石墨带薄膜的场发射特性对其在场发射显示器件和其他真空微电子器件中的应用有重要的意义。     

不同结构的一维纳米ZnO的制备及其性能研究

采用热蒸发法在不同的条件下制备出了阵列状和铅笔状的-维纳米ZnO.利用X射线衍射、扫描电子显微镜、场发射测试仪、光致发光谱对ZnO纳米材料的结晶质量、形貌及场发射性能进行了分析.阵列状氧化锌纳米结构c轴择优取向良好,铅笔状氧化锌纳米结构场发射性能良好.两种纳米结构的室温光致发光谱均显示出了强紫外发射峰和弱绿光发射峰.     

热CVD法制备的碳纳米管线阵列的场发射特性

采用半导体光刻技术在硅衬底上获得图形化掩膜,然后用热化学气相淀积(T-CVD)的方法制备了图形化的碳纳米管线阵列,用扫描电镜和拉曼光谱仪对碳纳米管进行了表征.研究了图形化碳纳米管线阵列的场发射特性,并与无图形化处理的碳纳米管薄膜样品的场发射特性进行了比较.当发射电流密度达到10 μA/cm2时,无图形化处理的碳纳米管薄膜、10 μm碳纳米管线阵列以及2 μm碳纳米管线阵列样品的开启电场分别为3 V/μm、2.1 V/μm和1.7 V/μm;而当电场强度达3.67 V/μm时,相应的电流密度分别为2.57 mA/cm2、4.65 mA/cm2和7.87 mA/cm2. 实验结果表明,图形化处理后的碳纳米管作为场发射体,其场发射特性得到了明显的改善.对改善的原因进行了分析和讨论.     

碳纳米球薄膜的场发射特性

利用微波等离子体化学气相沉积法,在Si(100)衬底上制备了碳纳米球薄膜。利用拉曼光谱和场发射扫描电子显微镜研究了薄膜的结构以及表面形貌,表明碳纳米球薄膜是由约2～3μm长、100nm宽的无定形碳纳米片相互缠绕、交织成球状而构成的。在高真空系统中测量了碳纳米球薄膜的场发射特性,结果表明,碳纳米球薄膜具有良好的场发射特性,阈值电场为3.1V/μm,当电场增加到10V/μm时,薄膜的场发射电流密度可达到60.7mA/cm2。通过三区域电场模型合理地解释了碳纳米球薄膜在低电场、中间电场和高电场区域的场发射特性。     

氮掺杂多孔碳纳米纤维的制备及其储钾性能

基于静电纺丝获得多孔碳纳米纤维,随后高温锻烧制备出氮掺杂多孔碳纳米纤维(N-CNF),并将其作为钾离子电池的负极材料.通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪、Raman光谱仪和比表面积分析仪对目标产物进行了表征,研究了N-CNF负极材料的结构和形貌.N-CNF作为钾离子电池的...     

图形化氧化锌纳米线的合成和场发射性能研究

通过简单的热蒸发在ITO电极上合成图形化氧化锌纳米线,利用SEM,XRD,EDX和PL光谱分析氧化锌纳米线的表面形貌、微观结构和光学特性,并测试其场发射性能。SEM表明,ZnO纳米线的直径约为100-200nm,长度大于5um,且均匀长在ITO电极表面。场发射测试表明,图形化ZnO纳米线的开启电场和阈值电场分别为1.6 V/m和4.92 V/m,在电场强度为5.38 V/m时发射电流高达 2.26 mA/cm2,经4.5h场发射测试后发射电流的浮动低于5%。低的开启电场、高的发射电流和好的稳定性表明图形化氧化锌纳米线是一种应用前景广阔的场发射材料。     

场发射显示技术的发展状况

介绍了微尖阵列、碳纳米管、表面传导、弹道式电子发射、薄膜内场致发射以及类金剐石薄膜等几种场发射显示技术的发射特性，分析了场发射的工作机理。讨论了国内外场发射技术发展状况与它们在技术、材料、工艺等方面的瓶颈。展望了几种场发射显示器的市场产业化前景以及加快我国在场发射技术方面的研究步伐的建议。     

氧化锌与定向碳纳米管复合纳米结构设计与场发射性能研究

考虑到目前方法制备出的氧化锌碳纳米管复合结构多为随机取向,会在一定程度上影响其场发射性能,例如发射电流稳定性、寿命等性能方面,提出了一种氧化锌纳米线与定向碳纳米管复合纳米结构阵列的制备方法,并制备出了相应的结构体.模拟计算和测试结果表明文中制备出的复合纳米结构阵列改善了单一纳米结构的场发射性能.与单纯碳纳米管阵列相比,...     

反应溅射CN薄膜的场发射特性

利用反应射频溅射方法在硅单晶衬底上沉积碳氮(CN)薄膜.原子力显微镜(AFM)研究结果表明,CN薄膜表面覆盖有纳米CN锥状物,所制备的CN薄膜具有良好的场发射特性,最大发射电流密度达到～10mA/cm2,并且未出现电流饱和现象.薄膜表面的CN纳米锥有利于薄膜的场发射,重复测量结果表明,CN薄膜的发射特性得到改善和提高.     

纳米絮状碳膜的制备及场发射特性

采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-CVD)技术,以CH4和H2为源气体,硅片为衬底制备了碳膜。利用拉曼光谱仪和扫描电子显微镜成功研究了基板偏压、沉积时间、CH4浓度等工艺参数的改变对碳膜絮状结构的影响。通过分析碳膜结构和形貌,得出纳米絮状碳膜的最佳工艺参数。通过电流密度-电场(J-E)曲线和Fowler-Nordheim(F-N)曲线,研究了CH4浓度对纳米絮状碳膜的场发射特性的影响。随着CH4浓度的增加,碳膜的阈值电场逐渐降低,发射电流密度逐渐增加。     

热累积效应对碳纳米管场发射特性的影响

为进一步提高碳纳米管阴极的场发射能力,分析了不同条件下碳纳米管的场发射测试结果,研究了热累积效应对碳纳米管场发射性能的影响。实验结果表明,通过抑制场发射测试过程中阳极的热累积,可获得更大的发射电流和发射电流密度。该研究为进一步提高碳纳米管阴极场发射能力提供了参考。     

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。     

单根碳纳米管阴极场致发射特性研究

碳纳米管具有优异的场致发射性能,是一种很有前景的电子发射源。本文初步探讨了纳米材料发射理论机制,利用电磁计算软件CST建立仿真分析模型,并针对其具体结构特点构造了合适的仿真环境,通过仿真计算取得的成果对于研制采用碳纳米管阵列作为场致发射阴极的微波管有重要的理论指导作用。     

STM碳纳米管针尖的研究

合成和提纯了单壁碳纳米管（SWCNTs)。使用水溶胶体,SWCNTs被组装在钨（W）针尖上,它可以用作扫描隧道显微镜（STM）的针尖,得到高定向石墨（HOPG）和金（Au)膜表面的原子分辨像,用场发射显微镜（FEM）研究了SWCNTs的场发射特性,得到了原子分辨的场发射图,与计算的（9,9）扶手椅型的SWCNT结构相一致,研究了SWCNTs的电学特性,观察到了负阻特性。     

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...     

碳纳米管应用研究

随着对碳纳米管研究的不断深入,对碳纳米管的应用研究越来越受到人们的重视。通过分析碳纳米管的物理特性,对碳纳米管的应用前景进行了广泛的探索。着重分析了碳纳米管的电学特性,如导电特性、通流能力、电流特性及其场发射特性。在此基础上,讨论了碳纳米管在纳米电子学和电子场致发射等方面的应用。同时分析了碳纳米管的磁学特性、力学特性及敏感特性等并讨论了其在纳米机械系统、电磁吸收、传感器及其他领域中的应用。研究表明,碳纳米管在众多的领域具有广泛的应用前景。     

非晶碳和碳纳米管混合薄膜的场发射性能

利用微波等离子体化学气相沉积法在不锈钢衬底上直接合成非晶碳和碳纳米管混合薄膜.采用氢气和甲烷作为反应气体,流量分别为100和16sccm.沉积室内的压强为5.0kPa.利用场发射扫描电镜(SEM)和喇曼谱(Raman)对制备的薄膜的结构和形貌进行了分析.场发射实验在5×10-5Pa的真空下进行.实验结果表明:制备的非晶碳和碳纳米管混合薄膜开启电场较低,仅有0.9V/μm;在电场为3.7V/p.m时电流密度达到4.0mA/cm2,发射点密集,分布均匀.表明此种材料是一种优良的场发射冷阴极材料.     

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...     

图案化定向碳纳米管阵列的场发射性能研究

考虑到碳纳米管的几何形貌会在一定程度上影响其场发射性能,如驱动电场,发射电流强度等,因此本文设计了三种不同的几何图案,并采用热气相化学沉积（TCVD）法制备出了相应几何结构的定向碳纳米管阵列;通过模拟计算和场发射测试实验,我们对以上三种结构的场发射性能进行比较,发现具有规则六边形蜂窝形状的碳纳米管阵列具有最强的边缘效应,最小的屏蔽效应,以及相同电场下最大的发射电流。