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.     

热处理对单壁碳纳米管场发射的影响

将单壁碳纳米管组装于W针尖，对它进行热处理，得到单壁碳纳米管在不同温度去气时的残气质谱图和热处理后的场发射特性曲线。通过对不同温度去气后的I－U特性曲线的Fowler-Nordheim直线斜率的变化，结合残气质谱图的分析，研究热处理对单壁碳纳米管场发射特性的影响，并对其机理进行了初步讨论。     

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。     

热处理对单壁碳纳米管场发射的影响

将单壁碳纳米管组装于W针尖 ,对它进行热处理 ,得到单壁碳纳米管在不同温度去气时的残气质谱图和热处理后的场发射特性曲线。通过对不同温度去气后的I U特性曲线的Fowler Nordheim直线斜率的变化 ,结合残气质谱图的分析 ,研究热处理对单壁碳纳米管场发射特性的影响 ,并对其机理进行了初步讨论     

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     

场离子显微镜观测单壁碳纳米管

场离子显微镜是具有原子级分辨能力的尖端表面分析工具。它适用于纳米尺度的单壁碳纳米管（SWCNTs）末端表面原子排列的观测。利用范氏力将SWCNTs组装到钨针尖上,用场离子显微镜观察了这种针尖样品。在观察过程中对针尖样品进行了加热处理,既除掉非晶的C原子,也破坏了由于碳纳米管切割制造过程使用表面活化剂引起的高电阻层,得到了开口SWCNTs的场离子显微镜像,由此推断出SWCNTs束的顶端原子结构,估算出观察到的SWCNTs的直径,并且模拟了其中一个图像所代表的SWCNTs顶端开口的原子排列,推断出产生这个图像的SWCNTs是（7,7）型结构。     

单壁碳纳米管场发射电流的理论计算

根据热传导、Nottingham效应和焦耳热效应,计算了单壁碳纳米管在2000K时的理论电流值,结果表明,单根单壁碳纳米管的发射电流可达微安量级,为试验中测试碳纳米管的场发射电流提供了一个理论参考。     

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／cm^2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/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.     

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.     

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。     

碳纳米管场发射显示屏发光规律研究

通过低压化学气相沉积法在硅片上制作碳纳米管薄膜阴极,用真空荧光显示器的封装工艺,制备了碳纳米管场发射显示器试验性样管。比较测试可知,直接测量显示屏的器件电压和测试电源驱动电压所得结果是不同的,用后者代替前者不够合理。通过光亮度与电压、电流、功率的关系曲线比较分析可知,用光亮度与电流成线性关系的结论表征碳纳米管场发射显示屏的性能比用电压更合理,更利于器件的分析和设计。     

碳纳米管的制备及其场发射应用研究

由于碳纳米管（CNTs）具有独特的结构和性能，因而自被发现以来一直受到人们的关注。本文介绍了其制作方法；列举了其场发射性能的主要指标；阐述了影响其场发射性能的因素，比如结构、定向性、阵列密度和环境气氛；并介绍了其在平板显示方面的应用。     

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.     

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.     

不同强酸氧化对碳纳米管场发射特性的影响

研究了强HNO3和HNO3-H2SO4氧化对碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)场发射特性的影响,采用TEM、Raman、XPS和J-E进行了表征。实验结果表明,HNO3和HNO3-H2SO4可去除碳纳米管中的催化剂颗粒、无定形碳及碳纳米微粒等杂质;由于H2SO4具有协同氧化和脱水作用,使得混酸氧化后的碳纳米管具有更高的无序程度和缺陷密度,且表面存在C—OH,CO,OCOH等氧化基团。HNO3和HNO3-H2SO4氧化碳纳米管的开启电场分别为1.7和1.1V/μm,当电场增大至3.0V/μm的电场下对应的发射电流密度分别为1.8和4.2mA/cm2。     

碳纳米管场发射阴极的制备及其场发射特性

采用电泳法将碳纳米管组装到电化学淀积的银台阵列上作为场发射阴极并研究了它的场发射特性.场发射特性测试结果表明:该阴极具有优异的场发射特性,开启电场为2.8V/μm,在应用电场为5.5V/μm时,发射电流密度达到1.7mA/cm2.具有优异的发射性能的原因可以归结到银台的边缘和银台类山状的表面增强了碳纳米管的场致电子发射.该阴极制备工艺简单、发射特性优异,且容易实现大面积制备,可以应用到大面积场发射显示器件中.