基于CVD直接生长法的碳纳米管场发射阴极

碳纳米管(CNT)场发射阴极具有启动快、分辨率高、寿命长、功耗小等优点,在多种真空电子设备与器件上,包括平板显示器、真空测量、微波管、X射线管等得到了应用。本文讨论了碳纳米管阴极的主要制备方法以及存在的问题,介绍了基于化学气相沉积法和阳极化工艺、在含催化金属基底直接制备碳纳米管冷阴极所具有强附着力特点,以及应用在X射线管等强流真空电子器件上的优势。文章介绍了在不锈钢基底直接生长CNT阴极的场发射性能,其开启电场为1.46 V/μm。与常规催化金属镀膜层上生长的CNT阴极相比,大电流发射与稳定性显著提高。金属基底阳极化工艺显著改善碳纳米管结构与场发射性能。直径2 cm的不锈钢基底上生长的CNT具有晶体性好、分布均匀等特点,场发射性能提高。在镍基底上生长的CNT阴极电流密度可以达到500 mA/cm~2以上。     

电泳法制备碳纳米管场发射阴极的研究

利用传统的电泳方法,在玻璃基片上成功地制备了场发射用碳纳米管阴极薄膜.用扫描电子显微镜和拉曼光谱观察了薄膜的形貌和结构,并测试了所制备的薄膜阴极的场发射特性.实验结果表明在玻璃的银浆导电层上沉积了一层较薄而均匀的碳纳米管膜,其场发射特性与丝网印刷工艺制备的阴极有相似甚至更佳的性能,具有更好的发射均匀性.采用电泳方法制备场发射阴极具有简单易行,成本低廉等优势,可以避免丝网印刷工艺带来的有机杂质污染和发射不均匀等问题.     

电泳沉积碳纳米管场发射阴极研究进展

电泳法是一种工艺简洁、低能耗、低成本的薄膜制备工艺.基于电泳技术的碳纳米管薄膜具有对基底类型和形状要求低、常温操作等优势,尤其适宜于在复杂不规则基底和低熔点材料上的应用.在阐述了电泳法的工艺特点的基础上,本文总结了应用电泳技术制备碳纳米管薄膜的方法,讨论了丰富多样的碳纳米管电泳液制备工艺,介绍了碳纳米管薄膜作为场发射阴极在真空电子领域的应用开发新进展.     

新型同轴电极结构碳纳米管场发射电离计

本文以碳纳米管(CNT)作为阴极电子源设计一种新型的冷阴极电离真空计结构,结构包括场发射电子源、阳极和离子收集极,阳极和离子收集极为同轴圆环结构。利用热化学气相沉积法在金属基底上直接生长碳纳米管,分别制备了4mm×5mm矩形和直径0.1mm圆形两种阴极发射面。碳纳米管阴极具有优异的场发射性能,开启电场1.70 V/μm。在氮气环境下,分别对不同阴极真空电离计结构的真空测量性能进行了研究,真空计在10-7到10-3Pa区间归一化电流(Ii/Ia)与压强表现出良好的线性关系,矩形和圆形发射面阴极对应的真空计其测量灵敏度分别是3.1×10-2Pa-1和1.3×10-2Pa-1。     

碳纳米管薄膜的制备及其场发射研究

为了克服用Fe（NO3）3、Mg（NO3）2体系催化剂自由生长出的碳纳米管缠绕程度较严重,分布不均匀的缺点,采用丝网印刷催化剂的方法将其印刷在石英、硅和钛三种不同的基底上,结果表明,在石英基底上,用CVD法制备的碳纳米管分布较均匀,有效地克服了团聚现象,并用其作为场发射的阴极进行场发射实验,实验表明,该阴极开启场为2．2V／μm,在电场强度为3．0V／μm下,阳极电流为46．6uA,场发射电流稳定,波动小于5％。该阴极可望应用于场致发射显示器、液晶显示的背光源、照明光源等器件。     

植布法制备镍基碳纳米管场发射阴极及其性能研究

提出了一种新型的制备碳纳米管场发射阴极的方法———植布法,详细描述了植布法工艺,并用扫描电镜观察植布法得到的样品的表面形态,讨论了球磨工艺、碳管和聚合物分散剂不同质量配比,及聚合物介质刻蚀时间的长短对最终场发射阴极性能的影响。实验表明植布法制备的场发射阴极具有良好的场发射性能,如低的开启电压（约为1.7V/μm）,高的电流密度（在3.6V/μm下,电流密度可以达到26mA/cm2）。该方法结合了传统直接生长和丝网印刷法制备碳纳米管阴极的优点,实现了碳纳米管与金属基底可靠结合的结构,广泛适用于以该结构作为核心功能单元的器件。     

基于碳纳米管长线场发射的真空测量

利用碳纳米管的场发射性质,研制了一种新型的真空测量装置。该装置采用了电离规的测量原理,它由碳纳米管阴极、阳极和收集极组成,通过测量离子流与电子流的比值来指示真空度。其中的碳纳米管阴极由碳纳米管长线制成,由于碳纳米管长线的宏观尺度,这种阴极可以高效地制备。在动态真空系统中测试了该装置的计量特性,结果在10-4～10-1 Pa的范围内有良好的线性特征。由于该装置采用了场发射阴极,它的功耗只有约5.5 mW。另外,相比于传统的热发射阴极,该装置没有明显的吸放气效应。这些特点使得它在密封真空器件,如场发射显示器,内部的真空测量中有广泛的应用前景。     

不同压力下碳纳米管的电弧法合成及其表征(英文)

采用电弧放电法在氦气/乙炔混合气氛中,在不同压力下合成了碳纳米管.运用场发射扫描电镜、场发射透射电镜、X-射线衍射仪和拉曼光谱对碳纳米管的形貌进行了表征.采用可见发射光谱对碳纳米管的形成过程进行了原位诊断研究.场发射扫描电镜结果表明,在氦气/乙炔气氛中合成的碳纳米管的长度大于50微米,许多碳颗粒沉积在碳纳米管壁上.场发射透射电镜结果表明,在0.100MPa下合成的碳纳米管的壁厚明显大于0.035MPa下合成的碳纳米管的壁厚.可见发射光谱诊断结果表明,CH和C2物种可能作为碳纳米管形成的前驱体,其中,以H原子作为无定形炭的刻蚀物种.阳极消耗速率和产物在阴极的沉积速率随着反应器中压力的增加而增加.因此,可以通过加强阳极和乙炔的蒸发速率及CH和C2物种的沉积速率而增加碳纳米管的形成速率.     

碳纳米管/聚四氟乙烯复合材料场发射特性研究

通过催化热解法制备了碳纳米管,采用机械共混法制作了碳纳米管/聚四氟乙烯复合材料场发射阴极,研究了不同碳纳米管质量分数对复合材料阴极场发射特性的影响,通过制作的封装结构,对比研究了真空环境下碳纳米管/聚四氟乙烯与碳纳米管/环氧树脂复合材料的场发射特性,证明碳纳米管/聚四氟乙烯复合材料更适用于场发射阴极的真空环境中,可以满足场发射显示器件的要求.     

有机质掺杂碳纳米管阵列场发射性质的研究

碳纳米管(CNT)作为理想的场发射阴极材料,在场发射阴极阵列中的密度与阴极的场发射性能有着非常密切的关系。通过解拉普拉斯方程,得到碳管阵列密度对场增强因子的影响,同时通过对不同阵列密度的碳纳米管阵列进行有机质的填充解决了碳纳米管阵列在制备过程中的定向排列问题,并对所需碳管与有机质的质量比进行了理论计算,结果表明,阵列密度和管间距对碳管与有机质的质量比有很大影响。