垂直定向碳纳米管的化学气相沉积法制备及其应用进展

垂直定向碳纳米管独特的结构和性能使其成为碳纳米管领域的研究热点,而可控制备是其重点研究方向之一。概述了近年来垂直定向碳纳米管的常用制备方法(热化学气相沉积和等离子体增强化学气相沉积)及其影响因素,以及垂直定向碳纳米管在热界面、光电、场发射和传感器方面的研究进展,重点介绍了一些具有优异性能的研究领域以及存在的问题。     

碳纳米管MPCVD和TCVD制备的比较分析

碳纳米管主要的制备方法是化学气相沉积法(CVD).采用CVD法中最主要的微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)和热化学气相沉积法(TCVD)制备出定向的碳纳米管.并从制备工艺,场发射性能和SEM结构等方面对两种方法进行比较分析,得出对碳纳米管制备有一定指引和借鉴意义的结论.     

碳纳米管场发射薄膜的研究现状

碳纳米管独特的物理性质、化学稳定性和高机械强度,使其成为电子发射领域最有潜力的场发射阴极材料.分析了目前国内外场发射碳纳米管薄膜的制备技术和应用中存在的问题,并讨论了解决方案.     

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。     

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。     

基于碳纳米管薄膜构建场发射平面显示器的阴极结构

碳纳米管场发射平面显示器具有工作电压低、功耗低和制造成本低等优势,近年来基于碳纳米管场发射平面显示器的研究与应用研发已成为显示技术领域研究的热点之一,并已取得丰富成果。简要回顾了碳纳米管用于场发射的机理以及用于场发射平面显示器的优势,主要介绍了碳纳米管用于场发射平面显示器研究的一些进展和一些亟待解决的问题,包括碳纳米管阴极薄膜的制备、碳纳米管阴极工作稳定性与寿命的改进以及阴极结构的设计等,并展望了碳纳米管用于场发射平面显示器的发展前景。     

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.     

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.     

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.     

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.     

Study on effect of oxygen adsorption on characteristics of field electron emission from aligned carbon nanotubes grown by plasma-enhanced hot filament chemical vapor deposition

The characteristics of field electron emission (FE) from aligned carbon nanotubes (ACNTs) in a form of film, which were catalytically grown by plasma-enhanced hot filament chemical vapor deposition, were measured for many cycles. The results indicate that the FE characteristic for every measurement cycle is different and it follows the Fowler–Nordheim model in the low field region, but it deviates from the model in the high field region. The ACNTs were investigated by energy dispersive X-ray (EDX) and the EDX spectrum shows that oxygen is adsorbed on the ACNTs. The theory related to adsorption and space-charge effect was applied to analyze the experimental results.     

Study on effect of oxygen adsorption on characteristics of field electron emission from aligned carbon nanotubes grown by plasma-enhanced hot filament chemical vapor deposition

The characteristics of field electron emission (FE) from aligned carbon nanotubes (ACNTs) in a form of film, which were catalytically grown by plasma-enhanced hot filament chemical vapor deposition, were measured for many cycles. The results indicate that the FE characteristic for every measurement cycle is different and it follows the Fowler–Nordheim model in the low field region, but it deviates from the model in the high field region. The ACNTs were investigated by energy dispersive X-ray (EDX) and the EDX spectrum shows that oxygen is adsorbed on the ACNTs. The theory related to adsorption and space-charge effect was applied to analyze the experimental results.     

Flexible field emission of nitrogen-doped carbon nanotubes/reduced graphene hybrid films

The outstanding flexible field emission properties of carbon hybrid films made of vertically aligned N-doped carbon nanotubes grown on mechanically compliant reduced graphene films are demonstrated. The bottom-reduced graphene film substrate enables the conformal coating of the hybrid film on flexible device geometry and ensures robust mechanical and electrical contact even in a highly deformed state. The field emission properties are precisely examined in terms of the control of the bending radius, the N-doping level, and the length or wall-number of the carbon nanotubes and analyzed with electric field simulations. This high-performance flexible carbon field emitter is potentially useful for diverse, flexible field emission devices.     

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。     

Field Electron Emission from Layers with Very Long and Sparse Carbon Nanotubes

For carbon layers with very long and sparse nanotubes (nanofilaments) field electron emission at very low average electric field was observed. Field emission current of 10 µA was obtained at the average electric field E_av=0.16 V/µm and the value of the field amplification coefficient β reached 45,000. At high emission currents (exceeding 30-50 µA) one or several luminous nanotubes (nanofilaments) heated by the emission cuurent have been observed in the gap between the sample and the anode.     

碳纳米管场发射阴极阵列制备研究与进展

碳纳米管具有良好的电子发射特性,成为理想的场致发射阴极材料,碳纳米管阵列制备研究是碳纳米管平板显示应用的前提。介绍了碳纳米管阴极阵列制备技术如丝网印制法、CVD原位生长法、光刻法和自组织法等研究与进展,并从薄膜残留去除、CNTs膜微结构改变及sp3缺陷增加等方面概述了目前CNTs场发射性能优化的进展,指出了目前存在的问题并作了简单分析。     

碳纳米管场发射机理述评

较全面地介绍了碳纳米管场发射研究10年来在发射机理方面的研究结果,包括场发射能量分布、逸出功、发射模型以及发射稳定性和失效等问题,并介绍了相关方面的研究结果.