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.     

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...     

ZnO纳米线的气相沉积制备及场发射特性

运用气相沉积方法分别在硅片表面和钨针尖上制备了非取向生长的ZnO纳米线,并通过场发射显微镜研究了纳米线样品的平面场发射特性和针尖场发射特性.结果显示,非取向生长的ZnO纳米线薄膜场发射的开启电压和阈值电压所对应的场强分别为4.7和7.6V/μm,场增强因子达103量级,具有较阵列生长的ZnO纳米线更为优异的场发射能力.非取向生长ZnO纳米线薄膜场发射能力的增强归因于其所具有的稀疏结构避免了强场作用下屏蔽效应的产生,有效地提高了薄膜场发射的电流密度.将ZnO纳米线组装在钨针尖上能够明显地改善针尖的场发射性能,在超高分辨显微探针领域具有良好应用前景.     

ZnO纳米棒的图形化生长及其场发射特性

介绍了用氢离子注入技术和阳极腐蚀方法在硼掺杂p-(100)型硅晶片上制备图形化的纳米硅(SiNC)薄膜工艺,并在这种图形化衬底上成功生长了图形化的ZnO纳米棒.场发射测试表明制备的ZnO纳米棒具有良好的场发射性能,即具有较低的开启电场和阈值电场,较高的发射点密度.     

单晶纳米硅薄膜的制备及其场发射特性

用小电流、特殊配比溶液的电化学阳极腐蚀法在p型、〈100〉晶向、0.01Ω·cm电阻率的硅片制备了大面积纳米硅薄膜.通过SEM,TEM,XRD和Raman光谱技术分析薄膜颗粒的微细结构.实验结果表明该纳米硅薄膜由直径为10～20nm,晶向一致的颗粒紧密排列而成,具有很好的物理化学稳定性.系统研究了薄膜结构特征和溶液配比、腐蚀时间、腐蚀电流密度的关系.成功观察到该薄膜具有很好的场发射特性,在0.1μA/cm2电流密度下,其开启电场为3V/μm,接近碳纳米管的1.1V/μm.     

一种用于碳纳米管FED的荧光粉SiO2包膜处理

针对用于 FED 的荧光粉应该是适合 FED 特殊工作机理的专用阴极射线激发发光材料,提出一种以绿色荧光粉ZnS:Cu,Al 为基质,采用溶胶一凝胶法在其表面包覆一层 SiO＜2 薄膜作为 FED 用荧光粉.通过对包膜过程中的工艺条件,主要是 TEOS 浓度、溶液的 pH 值和回流温度的改变,在可拆卸式 FED 中研究生成 SiO2 薄膜包复的荧光粉对FED发光性能的影响,从而得到可获得高发光性能 FED 的包复 SiO2薄膜的最佳工艺条件.     

碳纳米管场发射显示器中栅极技术的研究

碳纳米管场发射显示器件的研究已在各个国家开展了许多年,但仍然有很多的问题亟待解决,如碳纳米管作为阴极发射材料的发射均匀性、开启电场、栅极结构的制作、荧光屏制作、真空封装等困难。本文研究了碳纳米管场发射器件的几种结构、特性及其制作工艺,重点阐述了前栅极结构碳纳米管场发射显示器件中在栅极制作和阴极材料装配的瓶颈,并提出了一种栅极制作和阴极保护的方法,并运用此方法在实验室制作了三极结构器件进行验证,有效地解决了制作前栅极结构的困难,为制作大面积碳纳米管场发射显示屏提供了可行性方案。     

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。     

三极碳纳米管场发射显示屏的制作研究

利用碳纳米管作为阴极材料的场致发射显示屏是一种新型的平板器件。介绍了三极结构碳纳米管场致发射显示屏的工作原理,基本结构以及寻址方式。重点讨论了在制作器件方面所存在的真空封装问题,荧光粉制作问题以及绝缘隔离层问题。在提出一种新型结构栅极制作工艺的基础上,成功地制作了三极碳纳米管场发射显示屏器件。     

Highly Electron Transparent Graphene for Field Emission Triode Gates

The enhanced emission performance of a graphene/Mo hybrid gate electrode integrated into a nanocarbon field emission micro‐triode electron source is presented. Highly electron transparent gate electrodes are fabricated from chemical vapor deposited bilayer graphene transferred to Mo grids with experimental and simulated data, showing that liberated electrons efficiently traverse multi‐layer graphene membranes with transparencies in excess of 50–68%. The graphene hybrid gates are shown to reduce the gate driving voltage by 1.1 kV, whilst increasing the electron transmission efficiency of the gate electrode significantly. Integrated intensity maps show that the electron beam angular dispersion is dramatically improved (87.9°) coupled with a 63% reduction in beam diameter. Impressive temporal stability is noted (<1.0%) with surprising negligible long‐term damage to the graphene. A 34% increase in triode perveance and an amplification factor 7.6 times that of conventional refractory metal grid gate electrode‐based triodes are noted, thus demonstrating the excellent stability and suitability of graphene gates in micro‐triode electron sources.     

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。     

表面形貌特殊的碳纳米管薄膜及其场发射增强

采用磁控共溅射法在Si片表面镀NiTi膜作为碳纳米管生长的催化剂,制备出表面形貌特殊的碳纳米管薄膜,如"丘状"和"星状"的表面微结构。通过扫描电子显微镜对碳纳米管薄膜的形貌进行表征,采用二极管形式测试了碳纳米管薄膜的场发射性能。实验结果表明,这两种碳纳米管薄膜都具有优异的场发射性能,10μA/cm~2时的开启电场分别仅为1.02 V/μm和1.15 V/μm,在外加电场为2.4 V/μm时的电流密度分别达到4.32 mA/cm~2和6.88 mA/cm~2。通过场发射FN的曲线计算得到的场发射增强因子分别为10113和6840。这两种碳纳米管薄膜优异的场发射性能与其表面的微结构有关。表面的粗糙结构增强了部分碳纳米管的局域电场,易于发射电子。     

碳纳米管薄膜的场发射及其有效发射面积

讨论了薄膜与阳极间隔以及有效发射面积对碳纳米管薄膜场发射性能的影响。以磁控溅射Al和Ni在Si片上做为缓冲层和催化剂,以乙炔为C源气体,利用化学气相沉积法制备了碳纳米管薄膜。扫描电镜观测结果表明,碳纳米管的直径为50～80nm。采用二极管结构,测试了样品的场发射性能,结果表明碳纳米管薄膜具有优异的场发射特性,薄膜与阳极距离为400μm时开启场为0.85V/μm、阈值场为1.22V/μm。F-N理论计算结果表明,碳纳米管薄膜的有效发射面积几乎不随场发射所加电压的变化而改变;有效发射面积随着薄膜与阳极距离的增加而增大。     

石英管型MWPCVD法制备的纳米针状结构碳膜的场发射特性

利用石英管型微波等离子体化学气相沉积装置,在Si基板上制备了具有纳米针状结构的碳膜。场发射特性测试表明,纳米针状结构碳膜具有良好的场发射特性,阈值电场为2.2V/μm,外加电场为9V/μm时,电流密度达到65mA/cm2。利用统计效应修改了Fowler-Nordheim(F-N)模型,成功地解释了在低电场区域的场发射机理。但是利用修改的F-N模型,不能解释高电场区域的电流密度的饱和现象,这将有待于进一步研究。     

硅场发射三极管的研究

简单介绍了硅场发射三极管的制造，三极管的Ｉ－Ｖ特性，在实验和理论上研究了栅门高度对发射电流的影响。     

非晶碳和碳纳米管混合薄膜的场发射性能

利用微波等离子体化学气相沉积法在不锈钢衬底上直接合成非晶碳和碳纳米管混合薄膜.采用氢气和甲烷作为反应气体,流量分别为100和16sccm.沉积室内的压强为5.0kPa.利用场发射扫描电镜(SEM)和喇曼谱(Raman)对制备的薄膜的结构和形貌进行了分析.场发射实验在5×10-5Pa的真空下进行.实验结果表明:制备的非晶碳和碳纳米管混合薄膜开启电场较低,仅有0.9V/μm;在电场为3.7V/p.m时电流密度达到4.0mA/cm2,发射点密集,分布均匀.表明此种材料是一种优良的场发射冷阴极材料.