四脚状纳米氧化锌阴极的场致发射显示研究

以高温气相氧化法制备的四脚状纳米氧化锌作为场致发射材料，采用简易的喷涂方法将其制备为场致发射阴极。将阴极与印刷有荧光粉的阳极板组装成二极结构场致发射显示屏，并进行了场致发射特性实验，实现了稳定的场致电子发射及全屏点亮。该二极结构的场致发射开启场强为1.5V／μm，当场强为7.5V／μm时，发射电流密度可达3．44μA／cm2。实验结果表明了氧化锌半导体纳米材料是一种很好的场致发射阴极材料。     

待定系数法计算场致发射体阴极表面场强和发射电流密度

在计算场致发射体阴极发射电流时 ,影响发射电流的主要因素是阴极表面的电场强度。由于发射电流密度的大小和阴极表面场强呈指数关系 ,阴极表面场强很小的变化将引起发射电流的剧烈变化 ,所以提高阴极表面场强的计算精度是至关重要的。本文提出了一种计算阴极表面场强的新方法——待定系数法 ,并用该方法计算了一个二极管场致发射体的阴极表面电场强度和电流密度。     

外电场与镜像电荷对碳纳米管场致发射的影响

在Fowler-Nordheim理论基础上,首先,引入两个参数口和口描述碳纳米管与无限大金属平面的偏离以及碳纳米管尖端电荷分布不均匀性等因数对场致发射的影响,并对不同的权重因子η1≡β／α进行了数值分析。结果表明,势垒结构与η1有关,而镜像电荷和外电场可以使表面势垒高度降低,宽度变窄。其次,用第一类和第二类全椭圆积分严格地给出了场致发射几率。以碳纳米管场致发射为例,选择电子能量为-3.50eV,外场强度为10^3V／μm,权重因子为10^-4,可得电子穿透系数为7．0×10^-14;选择管间距为2．5μm,可得平板阵列场致发射电流密度为43．2A／cm^2。     

四针状纳米ZnO在场致发射显示器的应用研究

以高温气相氧化法制备的四针状纳米ZnO作为场致发射材料,采用浆料印刷和烧结的方法将其制备成场致发射阴极基板.将阴极板和荧光屏封装成5×25.4 mm二极结构的场致发射显示器,进行了场致发射特性实验,实现了稳定的场致电子发射及简单字符显示.该二极结构ZnO-FED的开启场强为1.5 V/μm,当场强为5.3 V/μm时,发射电流密度可达5.11 μA/cm2.通过实验测定场增强因子约为6 772,表现出了好的场致电子发射性能.实验结果表明了四针状纳米ZnO纳米材料是一种很好的场致发射阴极材料.     

纳米碳管场致发射冷阴极的研究

以热化学气相沉积法较容易地制备得到场发射冷阴极。在导电性较好的金膜上蒸镀镍点,以此作为热化学气相沉积反应的基底,首先高纯氢气被通入石英管中作为保护性气体,同时起到还原催化剂的作用;然后通人乙炔气体,在700℃下在镍催化剂颗粒上乙炔发生裂解反应,实现纳米碳管的生长,并进行了场致发射特性实验研究,发射电流密度可达1．29A／cm^2,获得较大发射电流密度。     

冷阴极技术及其在大功率真空电子器件中的应用

场致发射阴极作为重要的电子源之一,在真空电子器件的发展进程中扮演了重要的角色。在与固态器件的竞争中,真空电子器件朝大功率高频方向持续发展,场致发射阴极的应用使其在器件尺寸、可靠性、功耗和工作频率等方面具备了较大的改进空间。本文综述了近年来大电流场致发射阴极技术进展,特别介绍了碳纳米管场致发射阴极的发展。试验表明在直流测试条件下,该类型场致发射阴极发射电流密度已可达到A/cm2量级,且可以实现长寿命高稳定发射,未来在场致发射阴极微波放大器、自由电子激光器和新型中子源等方面将有广泛的应用前景。     

场致发射阵阴极述评

要求工作在10安/厘米~2或更大电流密度下的阴极,具有长寿命、瞬时起动、环境温度工作和小电压调制的能力,这导致场致发射阵阴极(FEA′S)的研制。场致发射阵阴极是排列在绝缘的提拉栅网(extractor grid)内距微孔约1微米处的微型点状锥形发射体阵列。由于加在提拉极上的正电压小(100伏～200伏),邻近空间产生的电场梯度大,加上点状尖端作用的增强,导致了场致发射。由于应用了薄膜精密制造工艺和晶体生长工艺,10~6～10~7个电子枪/厘米~2阵列目前已在三个实验室用不同的制造工艺研制。两个实验室的试验达到10～20安/厘米~2的电流密度。随着技术的进展,已设计出电流密度提高一个数量级的场致发射阵阴极。     

非晶碳—聚酰亚胺复合薄膜的场致电子发射预击穿现象研究

利用脉冲激光沉积技术（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）首次制备出非晶碳－聚酰亚胺复合薄膜，用其做为冷阴极，观察到其场致电子发射的预击穿现象，预击穿后阈值场强为７Ｖ／μｍ，最大发射电流密度为１．２ｍＡ／ｃｍ＾２。利用透明导电薄膜阳技术可观察到电子在薄膜阴极表明的发射区域。用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察了预击穿后发射区域的表面形貌的变化，并对复合薄膜的预击穿现象的场电子发射机理进行了探     

氮流量对非晶碳膜场致电子发射的影响

用微波等离子体化学气相沉积设备、在陶瓷／金属钼薄膜衬底上沉积出了氮掺杂非晶碳膜,分别用扫描电子显微镜（SEM）,金相显微镜及Raman谱对样品进行了分析测试,并研究了不同掺杂样品的场致电子发射特性。结果表明：在我们的实验范围内,随着氮流量的增加,发射电流密度增大,阈值电压降低。     

真空微二极管发射特性的解析解

通过保角变换方法，对具有椭圆锥形发射体的真空微电子二极管进行了研究，求得了二极管区域内电位分布和电场分布的解析表达式，进而得到了电场强度和场致发射电流密度与尖端曲率之间的关系．     

真空微二级管发射特性的解析解

通过保角变换方法，对具有椭圆锥形发射体的真空微电子二极管进行了研究，求得了二极管区域内电位分布和电场分布的解析表达式，进而得到了电场强度和场致发射电流密度与尖端曲率之间的关系。     

场致发射体的近况简介

自人们发现场致发射现象以来,已经历了八十多个年头。六十年代以前,由于材料和工艺上的困难,这一物理现象未能真正付诸实际的应用。可是,它那室温工作、即时启动、高的电流密度、窄的电子初速分布等一系列独特的优点又一直吸引人们去研究它。六十年代中期,这种阴极成功地用于场致发射闪光X射线管(Fexitron)和场致发射电子束管(Febetro-n)。近年来,由于材料和工艺的进展,场致发射体又取得了一些可喜的结果。1980年欧洲真空器件会议、美国三军阴极会议以及国际电子器件会议上均有专门的评论。根据应用的目的不同,目前的研究工作主     

表面形貌对定向氧化锌阵列场致发射性能的影响

采用热蒸发的方法生长不同形貌的ZnO纳米材料。通过调节反应温度和氧气流量,生长了梳状ZnO ,ZnO纳米针和ZnO纳米柱状。场致发射测试结果表明一维纳米ZnO材料的表明形貌对其开启电场和发射电流有很大的影响。ZnO纳米柱阵列的开启电场最低,电流密度最大。这是由于它与衬底的良好接触以及较弱的场屏蔽效应。实验结果表明ZnO纳米柱阵列是一种优良的场致发射器件的冷阴极材料。     

利用静电学和测量数据对碳纳米管膜场致发射规律的定量分析

碳纳米管膜的场致发射电流密度仅由它表面的宏观电场决定，无论其表面形状是平的还是半球状的。对于理想的平行板电极系统，其表面电场强度均匀（UId），发射电流密度、总电流与发射面积成正比：对于半球一平面电极系统半球形的阴极存在一个宏观场增强因子ks，一个与两极距离和球半径之比（d/r）相关的函数，其表面的平均场强为ks U/d。对于d/r=0，ks=1，d≥r的情况，ks接近于常数。对于10〈d／r〈100的情况，存在一个经验的表达式：ks=1＋0．15d/s=0．005（d／r）^2。在引入ks后，不同作者给出的平面电极系统和半球一平面电极系统碳纳米管膜的场致发射电流I与宏观表面电场强度E的关系都可以近似用-经验公式描述：I=a（E-Eo）^b，a，b为常数。该经验公式可为稳定生产的CNT膜片应用产品设计提供方便。     

碳纳米管冷阴极Pierce电子枪

为发展场致发射冷阴极毫米波电真空辐射源器件, 对利用大面积碳纳米管冷阴极产生大电流、高电流密度电子注的电子光学系统进行了研究.通过在Pierce电子枪阴极表面引入栅网结构, 解决了碳纳米管冷阴极场致发射所需的强电场和电子聚束问题.在碳纳米管冷阴极实验测试数据的基础上, 采用粒子模拟软件对上述电子光学系统进行了仿真.研究了栅网对注电流、注腰半径和电子注散射的影响, 分析了阳极电压和外加轴向磁场对电子注的聚束作用.优化后的仿真结果表明在阴极发射面为3.03 cm2时, 该电子光学系统能够产生210 mA、60 kV, 电流密度为6.7 A/cm2, 最大注半径为1mm的电子注.     

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...     

基于计算机仿真的ZnO场致发射显示器的研究

在Spindt结构仿真方法的基础上,将四针状纳米ZnO近似处理成尖锥结构,采用C语言程序编程,求解电位、电场分布、电子运动轨迹及发射电流密度。通过计算机模拟仿真,分析了栅极孔径、栅极电压以及阳极电压等对显示器性能的影响。在理论优化设计指导下,采用丝网印刷制作带孔的介质层,用电泳方法在阴极电极上沉积ZnO发射体,制成孔状金属栅三极结构显示屏。测试了显示器的电子发射调制性能,实验表明采用计算机仿真设计的三极结构ZnO场致发射显示器具有良好的场致发射性能。     

对真空绝缘问题中“场致增强系数”概念的研究

本文的目标是研究真空绝缘问题中,较高的场致增强系数所可能对应的实际电极表面几何形貌。通过耦合基于波函数阻抗法的热-场致发射电流密度计算、基于电子轨迹法的空间电荷计算和微凸起内的电磁热计算,建立了电极表面微凸起的热-场致发射计算模型。通过对比具有相同场致增强系数的单个微凸起和多个叠加微凸起,发现更可能引起真空击穿的是单个的尖锐微凸起的高场致增强系数,而非多个具有较小场致增强系数的微凸起组合产生的高场致增强系数。结合本文的计算结果和文献中的实验、计算结果,发现原子级微观缺陷导致的局部逸出功下降,是实验测定出不合理的较高场致增强系数最有可能的原因。     

新型纳米薄膜钪钨阴极的研究

介绍了一种新型的纳米薄膜钪钨阴极,该阴极在1000℃（亮度温度）可以提供至少150A／cm^2的拐点电流密度。同时作者指出：含钪阴极的发射机制倾向于热电子发射机制还是“场助热电子发射”机制主要取决于阴极表面发射小岛的形成和维持。     

基于PECVD的碳纳米管生长及其场致发射特性

采用等离子体增强化学气相沉积方法,以Ni作为催化剂实现碳纳米管阵列定区域单根分立生长.扫描电子显微镜分析结果表面,碳纳米管呈现笔直生长,生长速率大于500 nm/min,长度和直径比较均匀,且具有高度的定向性,排列整齐并垂直于基底.透射电子显微镜分析结果显示,生长的碳纳米管表现典型的多壁碳纳米管结构特征,并且晶格缺陷非常少.在高真空系统中对生长的碳纳米管阵列进行场致发射特性测试,结果表明生长的碳纳米管发射阵列具有很好的场致发射特性,最大电流密度大于1 A/cm^2.老炼试验显示生长的碳纳米管阵列场致发射特性具有良好的稳定性.紫外光子谱线法测试结果表明,生长的碳纳米管的功函数为4.96 eV,由此计算出碳纳米管阵列相对应的场增强因子大于1100.本文的研究结果提供了一种简单的可实现大面积和规模化的基于碳纳米管场致发射阴极的制备途径.