碳纳米管薄膜的场发射特性研究

碳纳米管薄膜是一种能应用于场发射平面显示器等器件中的新型冷阴极材料。该文用Ni作为催化剂,采用催化热解法在硅片上制备了多壁碳纳米管薄膜场发射阴极,反应气体为乙炔、氢气和氮气。用SEM和TEM分析了其结构,证明了碳纳米管的直径在50~70 nm间。进而采用二极管结构,在优于10-4Pa的真空度下,测试了它的场发射特性,理论分析表明碳纳米管薄膜的场发射实际上来源于突出于薄膜表面的部分碳纳米管顶端。该阴极的开启电场为8 V/mm;在11 V/mm时测试到了最大的发射电流密度2 mA/cm2,满足场发射平面显示器的要求。     

碳纳米管的合成与制备

金属纳米颗粒和碳纳米管是两种重要的纳米材料,要实现碳纳米管的大批量制备,必须首先解决催化剂连续投放问题和催化剂与产物及时导出的问题.通过特殊的反应装置和工艺可以实现碳纳米管的连续制备,从而达到低成本大批量制备碳纳米管的目的.本文采用一个简单的方法合成了铁钴（Fe/Co）纳米颗粒,并采用化学气相沉积法实现了碳纳米管的批量合成,纳米颗粒的尺寸分布均匀,碳纳米管管径均匀、高纯度、结构完美.合成的碳纳米管机械强度高,同时还有独特的金属或半导体导电性.     

一步法制备N掺杂SiC纳米线及场发射性能研究

采用简单的化学气相沉积法,首次以尿素(CO(NH_2)_2)为N掺杂剂,与Si/SiO_2粉体混合,一步法实现了高质量的N掺杂SiC纳米线的制备,并系统研究了不同原料质量比m(Si/SiO_2)∶m(CO(NH_2)_2)、不同合成温度对N掺杂SiC纳米线场发射性能的影响规律。研究得出:原料质量比m(Si/SiO2)∶m(CO(NH_2)_2)为1∶3,合成温度为1 250℃时,产物具有最优的场发射性能,其开启电场和阈值电场分别为1.2V·μm-1和3.3V·μm-1。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)等测试手段对优选工艺条件下所得产物的微观形貌、元素组成和物相结构进行了系统表征,结果表明:所得产物为具有立方结构的β-SiC晶体,纳米线的直径均匀,约为80nm,长度可达数十微米,N元素在产物中的原子分数为3.28%。     

化学气相沉积法制备碳纳米管有序阵列

采用化学气相沉积法（CVD）在覆盖有催化剂薄膜的硅片表面直接制备出碳纳米管阵列,使用透射电镜（TEM）和场发射扫描电镜（FESEM）对其进行了检测,并探讨了实验条件对碳管形貌的影响。结果表明：所制备的碳管具有明显的取向性,能够形成致密有序的碳纳米管阵列;制备催化剂所用的硝酸铁溶液浓度为2mol／L时,最适宜碳管阵列的生长;匀胶机的转速提高,可减小催化剂颗粒直径,增强颗粒分散性,有利于碳管生长;碳纳米管的直径随反应温度的升高和时间的延长而增加,680℃为最佳反应温度;碳管生长模式为顶部生长和底部生长。     

碳纳米管冷阴极场发射的研究进展

碳纳米管具有大的表面比和纳米级尖端且易制备，作为冷阴极场发射材料在平板显示邻域有潜在的应用价值。文中对近年来国内外有关碳纳米管制备方法、场发射实验与机理的研究现状进行了综述。     

基底偏压对BN薄膜场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法，在n型(100)Si基底上沉积了氮化硼薄膜(BN)．通过分析电流密度-电场强度曲线，发现BN薄膜的场发射特性与基底偏压影响很大，基底偏压为-140V时BN薄膜样品场发射特性要好于其它样品，阈值电场低于8V／μm．F-N曲线表明：电子是通过隧道效应克服BN薄膜表面势垒发射到真空的．     

甲烷还原Ni基催化剂化学气相沉积法制备碳纳米管

以Ni O/γ-Al2O3为催化剂,甲烷气为碳源,采用催化化学气相沉积法制备碳纳米管。利用热重分析法研究了甲烷气氛下Ni O/γ-Al2O3催化剂的还原行为,考察了甲烷裂解温度和反应时间对碳纳米管产率的影响,观察分析了碳纳米管微观结构。结果表明:在甲烷还原的Ni基催化剂上,通过化学气相沉积法裂解温度750℃反应40 min,可以得到管径为20 nm左右的碳纳米管;裂解温度对碳纳米管结构影响不大,但过高裂解温度使碳纳米管产率降低。     

单壁碳纳米管场发射尖端电势模拟计算

以Maxwell电磁场理论为基础,对金属型单壁碳纳米管场发射阴极尖端附近的电势进行了模拟计算,发现在碳纳米管尖端附近,随着径向距离和轴向距离的增加,电势迅速增加;而离碳纳米管尖端较远的区域,随着径向距离和轴向距离的增加,电势增加缓慢直至为常数(即无碳纳米管时的背景场电势).说明了碳纳米管产生的激发 场为极强的小范围的局域场.该结果为单壁碳纳米管做场发射材料提供了有益的理论参考.     

工作气压对氮化硼薄膜场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法，在n型(100)Si基底上沉积了氮化硼(BN)薄膜，并在超高真空系统中测量了BN薄膜的场发射特性．研究发现，沉积时工作气压的变化对BN薄膜的场发射特性有很大影响，工作气压为2Pa时沉积的BN薄膜样品的场发射特性较好，其阈值电场为6V/μm，场发射电流为320μA／cm^2．F—N曲线表明，在外加电场的作用下，电子是通过隧道效应穿透BN薄膜表面势垒发射到真空的．     

基片温度对纳米金刚石薄膜制备的影响

采用多模谐振腔微波等离子体CVD在不同基片温度下制备了纳米金刚石薄膜,通过扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和拉曼光谱测试,研究了基片温度对纳米金刚石薄膜性能的影响.结果表明：在其他工艺条件不变时,基片温度对薄膜性能具有较大的影响,较低的基片温度更有利于制备高质量的纳米金刚石薄膜,实验所获得的优化基片温度为720℃左右.     

纳米碳管混成材料的合成与性质

纳米碳管自从1991年被饭岛澄男博士正式发现后,因为其特殊的结构与新奇的特性,已成为新世纪的梦幻材料,并对于人类的文明与生活添加了许多想象力与可能性。近几年,以纳米碳管为基础的纳米混成材料逐渐开始吸引研究人员的兴趣,其目标是利用纳米碳管的特性以开发出不同用途、特性更佳的新应用材料。针对纳米碳管混成材料的主要合成方法以及其新特性,介绍了其在各方面的应用。     

MPCVD实验条件对碳氮纳米管薄膜场发射性能的影响

通过正交设计试验法研究了微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)实验条件对碳氮纳米管薄某》⑸湫阅艿挠跋?结果表明,当微波功率为1 500W、反应气压为8.5kPa、甲烷、氮气和氢气的流量比为8:20:80时,制备的碳氮纳米管薄膜场发射特性最好,其开启电场强度为3.2 V/μm,电场强度为8.0V/μm时的电流密度为3.5 mA/cm2.     

表面覆盖钛薄膜的纳米片状碳膜场发射特性(英文)

利用石英管型波等离子体化学气相沉积装置在Si衬底上沉积了纳米片状碳膜,然后采用电子束蒸镀方法在碳膜表面沉积了一层2 nm厚的Ti膜,并在高真空系统中测量了覆盖Ti膜前后的纳米片状碳膜的场发射特性.研究表明:覆盖Ti膜的纳米片状碳膜因表面生成碳化钛而改性,使得场发射特性得到改善;表面覆盖Ti膜后,阈值电场由2.6 V/μm下降到2.0 V/μm,当电场增加到9 V/μm时,场发射电流由12.4 mA/cm2增加到20.2 mA/cm2.     

钴填充碳纳米管的微波吸收性能研究

分析了钴填充碳纳米管的磁性能,深入探讨了钴填充碳纳米管的微波吸收机理,对钴纳米粒子填充碳纳米管的微波吸收特性进行了数值模拟,计算了其自然共振频率,理论结果与实验数据相吻合.研究结果表明:钴填充碳纳米管对微波的强烈吸收主要是样品中钴纳米粒子在微波作用下产生了磁共振的结果;随着钴填充碳纳米管薄膜厚度的增加,其共振频率向低频...     

Properties and Structure of Magnesium Matrix Composite Reinforced with CNTs

By using high pure Magnesium (99.9 wt% ) as matrix and multi-walled bended carbon nanotubes ( CNTs ) as reinforced phase, carbon nanotubes/magnesium matrix composite was prepared to the foundry method under the argon gas protection, and its mechanical properties were tested. The interface structure and component of plating and un-plating carbon nanotubes were analyzed by TEM and EDS , and the action mechanism was discussed. The experiment results show that the CNTs con strengthen mechanical properties of the nano-tube-reinforced Mg matrix composite, the tensile strength and elongation ratio are greatly improved. Furthermore, the plating CNTs are better than un-plating CNTs in strengthening effects. The tensile strength is inereased by 150% and the elongation ratio is increased by 30% than that of matrix when content of CNTs is 0.67 wt%.     

Synthesis of carbon nanotubes with Ni/CNTs catalyst

Solid catalysts are widely used in industrial processes; their catalyses are closely related to not only the active elements but also support materials. The catalytic support plays the role of in-creasing surface area, dispersing active elements, improving heat resistance and mechanical strength. So it is requested that materials used as catalyst support should have excellent mechani-cal properties, enough thermal stability, proper pore structure and large surface area. The com-monly used supp…     

碳纳米墙场发射冷阴极电场性质研究

利用静电场理论求解拉普拉斯方程,给出了碳纳米墙冷阴极的电势分布。根据电势和场强的梯度关系得到场强分布,发现在碳纳米墙顶端附近场强相对背景场有较大增强;在与碳纳米墙垂直方向上,场强较迅速地恢复为背景场;纳米墙顶端至阳极方向上,场强随场点与碳纳米墙的顶端距离的增大而迅速减小至一个固定值;纳米墙越高,场增强因子越大,尖端效应越明显,所得结论为碳纳米墙或碳纳米管作场发射材料提供了理论参考。     

Synthesis of vertically aligned carbon nanotube arrays on silicon substrates

In 1991, Ijima first observed carbon nanotubes (CNTs) using a high-resolution transmission electron microscope[1]. CNTs represent a new material with unique struc-tural, electrical, mechanical, physical and chemical properties, and have received much attention from researchers worldwide. A significant amount of work has been done in the past decade to reveal the properties and synthesis of CNTs and great progress has been made. The focus of researches has transferred recently to the large-…