Infrared Organic Light‐Emitting Diodes with Carbon Nanotube Emitters

While organic light‐emitting diodes (OLEDs) covering all colors of the visible spectrum are widespread, suitable organic emitter materials in the near‐infrared (nIR) beyond 800 nm are still lacking. Here, the first OLED based on single‐walled carbon nanotubes (SWCNTs) as the emitter is demonstrated. By using a multilayer stacked architecture with matching charge blocking and charge‐transport layers, narrow‐band electroluminescence at wavelengths between 1000 and 1200 nm is achieved, with spectral features characteristic of excitonic and trionic emission of the employed (6,5) SWCNTs. Here, the OLED performance is investigated in detail and it is found that local conduction hot‐spots lead to pronounced trion emission. Analysis of the emissive dipole orientation shows a strong horizontal alignment of the SWCNTs with an average inclination angle of 12.9° with respect to the plane, leading to an exceptionally high outcoupling efficiency of 49%. The SWCNT‐based OLEDs represent a highly attractive platform for emission across the entire nIR.     

碳纳米管的薄膜场发射

薄膜场发射特性是碳纳米管 (CNT)研究的重要课题之一 ,它直接关系到CNT场发射阴极在将来的实际应用。本文就CNT的场发射做一综合评述 ,主要涉及性能指标、结构模型、图形化方法和工艺等     

碳场电子发射体的应用研究

本研究涉及几种自制碳场电子发射体,介绍探索这些碳场电子发射体应用的过程中,在真空电子学、真空微/纳电子学(VMF/VNE)领域内获得成功的方面.研究工作涉及到了一些新开发的真空微电子学与真空电子学器件,如采用耐高温碳场电子发射体(CFE)与平滑型碳场电子发射体(SCFE)的氖发光管,采用平滑型耐高温碳场电子发射体(SCFE)、阵列硅场电子发射体(Si-FEA)的封离式全玻璃平板真空荧光光源管(FP-VFLT),采用寻址式碳纳米管(CNT)薄膜阵列场电子发射体(CNT-FEA)的封离式全玻璃平板摄像管(FCT)与平板显像管(FDT),采用碳纳米管(cNT)薄膜场电子发射体的封离式全玻璃超薄平板字符管(FCT).碳场电子发射体的应用研究工作也涉及到一种商用真空X射线管,及大面积碳纳米管(CNT)薄膜作为微波吸收材料的初步探讨.本文报导了这些研究工作达到的阶段成果.     

Synthesis of Carbon‐Nanotube Composites Using Supercritical Fluids and Their Potential Applications

Carbon‐nanotube (CNT) composites have attracted a lot of attention because of their potential applications in many fields. Here, recent advances in the synthesis of CNT composites using supercritical fluids (SCFs) are highlighted. SCFs exhibit unique features for the synthesis of composites because of their unusual properties, such as low viscosity, high diffusivity, near‐zero surface tension, and tunability. Preliminary studies show that SCFs show unusual advantages for the synthesis of CNT composites. The morphologies and structures of the resultant CNT composites can be tuned by changing the solvent properties. The SCF methods not only provide a green route for the synthesis of composites, but also result in nanostructures that have not yet been produced by conventional methods. Moreover, the potential applications of the resultant CNT composites are also discussed.     

碳纳米管场致发射显示器的研究进展

碳纳米管场致发射显示器(CNT-FED)具有驱动电压低、功耗小和制造成本低廉等优势,有望成为下一代平板显示器件的主流产品.全面系统地分析了制约CNT-FED商品化进程中的关键技术:碳纳米管定向可控生长、阴极低的开启场、高的电流发射密度、大面积发射均匀性、长寿命稳定发射以及低成本制造工艺等的研究进展,结合我们的课题研究与国内外现状,提出了实现碳纳米管场致发射显示器产业化的发展方向与研究途径.     

Controlled Vacuum Breakdown in Carbon Nanotube Field Emission

We report a physical mechanism of controlling vacuum breakdown in field emission from carbon nanotubes (CNTs). The thermal evaporation or runaway of CNT emitters is considered to be responsible for destructive vacuum breakdowns due to an overcurrent through electronically shorted circuits, where misaligned or irregularly long CNT emitters were found. The occurrence of the destructive breakdown, however, could be under control after an electrical treatment using soft breakdowns. Significant improvements of field emission stability and uniformity were achieved by optimally controlled soft breakdowns, which eliminated the short circuits and recovered the field emission with no destruction of electrodes.     

微图形定向碳纳米管场发射阵列冷阴极的研究

本文介绍了一种微图形化碳纳米管场发射阵列冷阴极,每个图形的直径仅为1μm,构成一个发射单元。制作工艺如下：首先在硅（100）基片上沉积氮化钛缓冲层,然后采用曝光工艺获得直径为1μm的胶孔阵列,沉积催化剂铁,最后采用直流等离子体增强化学气相沉积（DC-PECVD）生长直立的碳纳米管。并对17500个发射单元的阵列阴极进行了表面形貌表征及场发射特性测试。结果表明,碳纳米管阵列阴极的一致性较好;最低开启电场为1 V/μm;电场为17 V/μm时,测得的电流密度已达到90 mA/cm^2;发射电流为550μA时,在2.5 h内的波动小于5.6%。     

新型前栅场发射器件的研究

采用刻蚀型介质制作前栅场发射器件。该器件中阴栅结构的形成是利用刻蚀工艺刻蚀介质层,一次性实现栅孔和阴极电极的连通,最后利用电泳沉积工艺转移碳纳米管制备成阴极发射点阵。该工艺避免了对准或套印,使前栅场发射器件制作工艺更简单,降低了成本,更容易实现大面积制作。场发射测试表明当阳压在1500和2000 V时,栅压都能够有效地控制阴极的电子发射。     

碳纳米管场发射薄膜的研究现状

碳纳米管独特的物理性质、化学稳定性和高机械强度,使其成为电子发射领域最有潜力的场发射阴极材料.分析了目前国内外场发射碳纳米管薄膜的制备技术和应用中存在的问题,并讨论了解决方案.     

前栅极碳纳米管场发射显示板关键结构参数的研究

前栅极碳纳米管场发射显示板是一种常用的场致发射器件。该器件通过栅极与阴极之间形成的电场产生场致发射电子,在阳极高压的作用下,电子从电场中获得能量,轰击荧光粉产生可见光。本文采用模拟计算的方法研究了标准结构场发射区域内的电场分布、阴极表面的发射情况、电子轨迹和着屏束斑。并研究了关键结构参数在公差范围内变化对阴极发射特性和阳极着屏束斑的影响。计算结果显示,阴极发射状况和阳极束斑对结构参数的变化非常敏感,也证明了前栅极结构对工艺要求十分严格。     

悬浮单根纳米碳管端部场分布的计算

本文以建立的悬浮纳米碳管头部模型替代整根纳米碳管,来研究影响阴阳极板间单根纳米碳管顶端的场强变化的不同参数.运用模拟电荷和镜像电荷导出单根纳米碳管尖端场增强因子关于长径比的简单线性公式,其结果明显优于悬浮球模型.利用此模型同时可得到相应的顶端电场分布,结果表明其分布并不明显依赖纳米碳管的长径比,而且纳米碳管柱面的场发射电流微弱,与顶端的场发射电流相比可以忽略.     

丝网印刷制备碳纳米管场发射阴极的研究

碳纳米管(CNT)是理想的场发射阴极材料.本文分析了CNT的长度、直径以及排列密度与CNT阴极场增强因子的关系,研究了大面积CNT场发射阴极的丝网制备技术,包括CNT浆料配制、阴极电极的制作、阴极烧制方法和表面处理方法.文中实际制备了CNT阴极,利用二极管结构测试了对其表面处理前后的场发射性能.实验结果证明,采用本文所研究的制备技术能够印制高性能的场发射CNT阴极,该研究为制备大面积CNT阴极阵列提供了技术基础.     

用FEM/FIM研究单壁碳纳米管束

利用范氏力将单壁碳纳米管样品组装到钨针尖上 ,用FEM/FIM对同一碳纳米管样品用热处理方法和场脱附方法进行了研究。场离子显微镜是具有原子级分辨能力的尖端表面分析工具 ,由场离子像推测这次组装的样品是由三根单壁碳纳米管突起组成的碳纳米管束。清洁碳纳米管束样品的场发射像和场离子像有极好的对应关系。场脱附后的碳纳米管束的场发射特性较好地符合Fowler Nordheim场发射模型。通过比较碳纳米管束吸附态和热处理后以及场脱附后的Fowler Nordheim曲线的斜率变化 ,得出碳纳米管束样品逸出功的变化 ,再结合场发射像的变化推断出场脱附与热处理结合是一种较理想的获得清洁碳纳米管表面的方法     

Electrophoretic Carbon Nanotube Field Emission Layer for Plasma Display Panels

Nano-Micro Letters - A carbon-nanotube (CNT) electrophoretic deposition (EPD) process has been developed to prepare a field emission layer in plasma display panels (PDP) for discharge voltage...     

电泳淀积图形化碳纳米管场发射阴极及其场发射特性研究

基于电泳和半导体工艺,制备了图形化的碳纳米管场发射阴极。用较高的电场激活碳纳米管薄膜,使得碳纳米管的场发射特性有了很大的改善,讨论了这一激活过程的物理机制。研究表明,这一激活过程可能的物理机制一方面是由于碳纳米管薄膜表面形貌发生了变化,增大了碳纳米管的场增强因子;另一方面是由于碳纳米管表面吸附的气体脱附,降低了碳纳米管的表面功函数。电场激活处理后,碳纳米管薄膜的开启电场为2.1 V/μm,应用电场为6 V/μm时,电流密度达到1.19mA/cm2。该图形化的碳纳米管场发射阴极可以应用到高分辨率场发射显示器。