分段圆型碳纳米管阴极结构的三极FED制作

利用钠钙平板玻璃形成阴极板;结合丝网印刷技术在阴极板上制作了分段圆型碳纳米管阴极结构。烧结固化的银浆层用于分别构成矩形底电极和圆型底电极,其良好的导电性能确保阴极电势能够被顺利传导给碳纳米管。对矩形底电极采取了分段条形电极形式,多个分段条形电极整体排列在阴极板表面,形成分段条形电极矩阵,改进的矩形底电极能够有效降低整体显示器的无效电压降;而制作的圆型碳纳米管层和圆型底电极用于提高碳纳米管的场发射性能。结合分段圆型碳纳米管阴极,研制了三极结构的场致发射显示器。该显示器具有良好的场致发射特性和高的图像发光亮度,能够正确显示简单的字符图像,其开启场强为2.16 V/μm。     

限流电阻层改善碳纳米管场发射显示器发光均匀度的研究

针对碳纳米管(CNT)场发射阴极薄膜中,CNT个体差异及其与衬底的不良接触对发光均匀性的影响,引入反馈限流电阻层以改善阴极薄膜的场发射发光均匀性.采用丝网印刷工艺在衬底上制备氧化锌作为电阻限流层,在其上制备CNT阴极薄膜.对CNT薄膜阴极的发射电流稳定性和均匀性进行了测试,给出了电阻限流层对场发射特性曲线的影响效果.SEM分析表明,氧化锌电阻层有利于消除CNT阴极的尖端屏蔽效应,并且使得CNT与衬底具有更加紧密的接触.场发射特性和场发射发光照片表明,虽然随着限流层厚度增加,阈值电压有所增加,发射电流有所减小,然而限流层的存在有效地改善了发射电流的稳定性,使得发射电流和场发射发光点分布更加均匀.     

限流电阻层改善碳纳米管场发射显示器发光均匀度的研究

针对碳纳米管(CNT)场发射阴极薄膜中,CNT个体差异及其与衬底的不良接触对发光均匀性的影响,引入反馈限流电阻层以改善阴极薄膜的场发射发光均匀性.采用丝网印刷工艺在衬底上制备氧化锌作为电阻限流层,在其上制备CNT阴极薄膜.对CNT薄膜阴极的发射电流稳定性和均匀性进行了测试,给出了电阻限流层对场发射特性曲线的影响效果.SEM分析表明,氧化锌电阻层有利于消除CNT阴极的尖端屏蔽效应,并且使得CNT与衬底具有更加紧密的接触.场发射特性和场发射发光照片表明,虽然随着限流层厚度增加,阈值电压有所增加,发射电流有所减小,然而限流层的存在有效地改善了发射电流的稳定性,使得发射电流和场发射发光点分布更加均匀.     

电泳工艺制备阵列场发射阴极及其性能的研究

碳纳米管是理想的场发射冷阴极材料,阴极的图形阵列化是实现碳纳米管场发射显示器动态全彩视频显示的核心.三极管结构能够更好地进行矩阵寻址显示图像,且与常规的驱动电路相兼容,降低整体平板显示器件的制作成本.从实验出发,探索利用简单的电泳工艺制备图形化碳基薄膜阴极,采用与阴极成同一水平面的栅极的三极管结构,并对电泳的实验参数进行优化以提高阴极电压电流特性和发射的均匀性等问题,为场发射器件的制造提供优良的工艺基础.研究机械球磨和稀释悬浊液浓度对碳纳米管沉积均匀性的影响.实验结果表明稀薄的悬浊液的条件下可以在玻璃的银浆导电层上沉积较薄而均匀的碳纳米管膜,与丝网印刷工艺制备的阴极相比,均匀性更好,厚度更容易控制,具有更好的发射均匀性.测试图形化的阵列碳纳米阴极的三极管结构的场发射特性,发现当阳极电压保持在600 V,栅极电压接近500 V时,阳极电流能达到2.6 mA/cm2.荧光粉发光均匀,相比二极管结构具有更低的阈值电压,在亮度、均匀性和稳定性方面都有显著的优势.     

大面积碳纳米管冷阴极的制备与研究

针对碳纳米管(CNT)阴极场发射均匀性这一关关键难题，根据CNT场发射理论制备了一种新型碳纳米管阴极印刷浆料，实验表明：质量分数约为20％的纯化CNT与4．2％的导电氧化物粘接材料混合形成的印刷浆料，其阴极具有较佳的发射均匀特性，用丝网印刷技术制作成的大面积(对角线长度大于12．5cm)阴极，再经过快速烧结技术及两步后处理工艺，既能除掉粘接材料又能使CNT很好地与衬底固定，并使碳纳米管部分直立和充分暴露，进一步改善了发射均匀性，该均匀发射的阴极开启场为2．0V／μm在电场强度阴极可望应用于场致发射显示器，液晶显示的背光源、电光源等器件。     

电流法改善碳纳米管阴极场发射特性

针对丝网印刷碳纳米管阴极,提出电流法进行表面后处理,有效改善碳纳米管阴极场发射特性.利用扫描电子显微镜表征电流法处理前后CNTs阴极表面形貌变化,并对处理前后CNTs阴极进行场发射特性测试.结果表明,电流法处理后CNTs阴极表面残留有机物被破坏,开启电场从2.4 V/μm降低到1.6 V/μm,同样面积的薄膜(印制面积为1 cm×1 cm)在2.6 V/μm场强下的发射电流由30 μA提高到了800 μA,说明电流处理对于提高薄膜的场发射特性有明显作用.该方法在碳纳米管场发射显示器的制作中具有很好的实际应用价值.     

碳纳米管场致发射阴极浆料的研制

通过筛选阴极浆料中的载体、不同种类的粘结剂和添加剂,开发出具有优良场致发射性能的大面积、低成本丝网印刷复合阴极浆料并烧结制成阴极。结果表明:在电场强度为3.2V/μm下其电流密度约为42×10–3A/cm2,场发射均匀性很好,二极管型发光板发光亮度为625cd/m2。该阴极适用于制作大面积的CNT-FED阴极和液晶显示器的背光源。     

用于场发射显示的大面积碳纳米纤维阴极

目前我们已经开发了用于场发射显示的碳纳米管发射体制作工艺。该工艺有希望被用于在玻璃衬底上制作大面积碳纳米管阴极,而且还可以在低于玻璃熔化点的条件下定位生长碳纳米管。在一个8×8 cm2的试验件上,展示了全部象素的特性。测试表明,在电场强度为1.79V/μm的条件下,可提供0.9mA/cm2的电流密度;在4.25V/μm的情况下可高达2.7 mA/cm2的电流密度。进而成功地同比放大制成16in阴极。我们期望所制成的大面积碳纳米管阴极,能用于32in、60in或更大面积的场发射显示器。     

电解液法改善碳纳米管阴极场发射特性

针对丝网印刷碳纳米管(CNT)阴极,提出用电解液法进行表面后处理,有效改善碳纳米管阴极场发射特性.利用扫描电子显微镜表征电解液法处理前后CNT阴极表面形貌变化,并对处理前后CNT阴极进行场发射特性测试.结果表明,电解液法处理后有更多的CNT伸出有机浆料表面,开启电场从2.4 V/μm降低到1.4 V/μm,同样面积的薄膜(印制面积为1 cm×1 cm)在3.0 V/μm场强下的发射电流由100μA提高到了1 800μA,说明电解液处理对于提高薄膜的场发射特性有明显作用.该方法在碳纳米管场发射显示器的制作中具有很好的实际应用价值.     

全丝印后栅CNT-FED仿真及器件研究

模拟并制作了一种基于丝网印刷技术的后栅结构碳纳米管场发射显示器。采用有限元分析软件ANSYS对器件进行了电场模拟,优化了阴极宽度、阴极厚度、阴极间隙、介质层厚度等结构参数。取最优参数制作了像素为30×30,发光面积为54mm×54mm的单色显示屏。在阳压为1500V、栅压为300V时,器件发射电流密度达到5μA/cm2。该器件制作成本低,稳定性和均匀性良好,可矩阵寻址实现字符显示。     

应用于LCD的平栅型碳纳米管场致发射显示器背光源的研制

采用磁控溅射、光刻和湿法刻蚀技术制备平栅型场发射阴极阵列,利用电泳将碳纳米管(CNT)发射源沉积在阴极表面,将阴极板和阳极板封接后制成51cm单色平栅型CNT场致发射显示器(CNT-FED),作为背光源模板应用于49 cm液晶显示器(LCD)器件中.场发射测试表明,器件在阳极电压3 500V、栅极电压290 V时,阳极...     

Carbon Nanotube-Based Triode Field Emission Lamps Using Metal Meshes With Spacers

We fabricated a carbon nanotube (CNT)-based triode field emission flat lamp with a gated emitter structure, which is composed of a metal grid with a spacer as a gate, a cathode electrode layer, and a CNT layer. The metal mesh was designed with trenches and numerous holes to make a gap between gate and cathode electrodes and to provide electrons with a highly efficient passage. We observed that this metal mesh decreased the vibration and leakage current owing to high electric field generated from anode. As a result, the uniformity and stability of this field emission lamp was improved     

电泳淀积三极管结构的碳纳米管场发射显示阴极

本研究探索了一种电泳选域组装碳纳米管发射器到正栅极结构的衬底中作为三极管结构的场发射显示阴极的工艺.在这个工艺中,悬浊液中的碳纳米管在施加于栅极电极和阴极电极的电压的作用下移向并淀积到三极管结构的衬底中.同时,这个栅极电极的正电压能够排斥悬浊的碳纳米管,使栅极电极不吸附碳纳米管.实验结果表明,碳纳米管选域组装到栅极孔洞中去,并且每一个孔洞中碳纳米管具有相同的组装密度.该工艺成本低、可实现大面积阴极的制备,是一种在制备三极管型碳纳米管场发射显示阴极中可供选择的工艺.     

场发射显示器的基板形变分析

采用碳纳米管作为发射源的碳纳米管场致发射显示器是一种新型的平板显示器件。本文由FED基板形变方程出发，用ANSYS软件模拟了阳极基板的厚度对基板形变的影响，得出了厚度和基板形变的关系。在实际制备中采用了新型的基板结构，不仅在显示均匀性方面得到提高，而且降低了成本。     

All‐Carbon Nanotube‐Based Flexible Field‐Emission Devices: From Cathode to Anode

The fabrication of a flexible field‐emission device (FED) using single‐walled carbon nanotube (SWNT) network films as the conducting electrodes (anode and cathode) and thin multi‐walled CNT/TEOS hybrid films as the emitters is reported. P‐type doping with gold ions and passivation with tetraethylorthosilicate (TEOS) made the SWNT network film highly conductive and environmentally stable, and hence a good alternative to conventional indium tin oxide electrodes. CNT/TEOS hybrid emitters showed high current density, low turn‐on field, and long‐term emission stability, compared with CNT emitters; these characteristics can be attributed to the TEOS sol, acting both as a protective layer surrounding the nanotube tip, and as an adhesive layer enhancing the nanotube adhesion to the substrate. All‐CNT‐based flexible FEDs fabricated by this approach showed high flexibility in field emission characteristics and extremely bright electron emission patterns.     

三极结构场致发射显示器件的制作

利用钙钠玻璃作为阴极和阳极面板,并采用低熔点玻璃粉进行高温烧结,制作了三极管型的碳纳米管阴极场致发射平板显示器件样品。高效的烧结排气工艺提高了器件的制作成功率,避免了碳纳米管阴极和阳极荧光粉的损伤。改进的消气剂装配确保了器件的良好密封性能。整体显示器件具有高的显示亮度和低的制作成本。     

碳纳米管场致发射结构的研究

碳纳米管以其特有的电学性质而成为一种优良的冷阴极材料。在场致发射器件中，真空度是决定发射稳定性的一个重要因素。如果碳纳米管阴极附近的真空度太低，将产生打火、气体电离、离子回轰阴极等问题，将导致阴极发射电流的迅速衰减。本文通过对基于碳纳米管冷阴极的二极管和三极管的场发射特性的实验，分挤了残余气体压强与外加电压、发射体工作时间的关系以及碳纳米管阵列的I-E曲线，利用这些结果可以优化碳纳米管场致发射结构的设计。     

新型三极碳纳米管场发射器件的研究

采用催化剂高温分解方法制备了碳纳米管薄膜阴极。利用优质云母板作为绝缘材料．结合简单的丝网印刷工艺制作了新型的栅极结构。详细地给出了新型三极碳纳米管场发射器件的制作工艺．对场致发射的机理进行了初步的讨论。采用这种新型的栅极结构．不仅极大地降低了总体器件成本．同时避免了碳纳米管薄膜阴极的损伤．提高了器件的制作成功率。所制作的三极结构平板场发射器件具有良好的场致发射特性和栅极控制能力。