硅尖上纳米金刚石膜场发射性质的研究

本文采用热灯丝CVD法在硅尖上制备了纳米金刚石膜，并研究了硅尖上纳米金刚石膜的场发射性质，实验结果表明，硅尖上纳米金刚石膜的场发射特性与硅平面上生长的多晶金刚石膜比较，有了极大的提高，硅尖上纳米金刚石膜场发射开启电场最小为2.7V/μm，而多晶金刚石膜为4.5V/μm。利用电子隧穿模型对实验结果进行了理论分析，研究表明实验结果与理论分析相符合。     

纳米金刚石掺混对碳纳米管薄膜场发射性能的影响

为了提高碳纳米管（CNT）阴极膜的场发射均匀性和稳定性,同时改善CNT膜的制作过程,本文提出一种掺混纳米金刚石（D）制作高性能丝网印刷CNT膜的方法．通过掺混碳相纳米金刚石,形成结构匹配的CNT／D复合膜,CNT膜内的间隙势垒减少,发射体分散更均匀,膜层与基底接触面积增加;同时,结合纳米金刚石的负电亲和势和场发射特性,可有效提高CNT阴极膜的导电性,增大有效发射体的密度．场发射特性测试表明CNT／D复合膜能得到1．89V／μm的低开启电场,在2．8V／μm场强下,场发射电流密度远高于普通CNT膜,达到463μA／cm2,与普通CNT阴极膜相比,CNT／D复合膜的场发射稳定性显著提高,在400℃热处理后CNT／D膜激发阳极发光更均匀．     

用玻璃粉作粘结剂制备碳纳米管厚膜及其场发射特性

研究了用涂敷法制备的碳纳米管（CNT）厚膜及其场发射特性,裂解法获得的碳纳米管与玻璃粉等混合、研磨,直接涂敷在Si基底上,经烧结后制成碳纳米管厚膜,二极结构测量的结果表明,碳纳米管厚膜有较低的开启电场（1.0～1.25V/μm）,场强为5V/μm时,电流密度达到了50μA/cm^2.该工艺的烧结过程应控制好,加热时间稍长会使CNT厚膜的场发射性能很快下降,时间过长会使CNT处在厚膜表面之下,无法有效发射电子.浆料中的玻璃粉比例增大时,碳纳米管阴极的场发射性能会有所降低.     

表面镀钛对金刚石薄膜场发射特性的影响

利用等离子体化学气相（MWPCVD）沉积法在Si（100）面上沉积了金刚石薄膜,采用SEM、AFM、XRD、Raman、XPS等方法对薄膜的结构及表面形貌进行了分析。为提高薄膜的场发射性能,在金刚石表面溅射了金属Ti,对比金刚石薄膜、金刚石／金属Ti复合薄膜的场发射性能,结果表明,金刚石／金属Ti薄膜的发射电流密度更大,且随着电场的增加电流密度急剧增加,开启电场低,约为3V／μm,当电场为25V／μm时发射电流密度可达到1400mA／cm2,并在机理上进行了一些探索,对金刚石／金属复合结构薄膜的场发射性能研究有重要意义。     

不同氩气与氢气流量比对硼掺杂纳米金刚石膜的影响

采用直流热阴极PCVD方法,以B(OCH3)3作为硼源,通过改变氩气与氢气流量比,在p型Si衬底上沉积了硼掺杂纳米金刚石膜.研究了不同氩气与氢气流最比对掺硼金刚石膜生长的影响.采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、X射线衍射仪、霍尔系统等对样品的形貌、结构和导电性能进行了表征.结果表明,随着氩气与氢气流量比的增加,膜的晶粒尺寸由微米级向纳米级转变,并且膜中非晶碳成分增多,膜的导电性能变好.     

C基薄膜电子场发射的一般特性及发射模型

介绍了几种碳基材料的场发射特性及其发射模型.金刚石表面具有较低的或负的电子亲和势,因无法实现N型掺杂,难以用作电子发射材料.类金刚石膜及非晶碳膜材料经过"激活"后在表面形成具有较大场增强因子的熔坑,在几～几十V/μm的低阈值电场下得到非本征的电子发射,纳米结构的碳和碳纳米管本身具有较大的场增强因子,是较有前途的平面阴极场发射材料.碳基材料的导电性不同,遵循的发射模型不同.     

硅基碳纳米管厚膜的制备及其场发射研究

该文研究了用涂敷法制备碳纳米管(CNT)厚膜的制备和场发射特性,裂解法获得的碳纳米管与玻璃粉等混合、研磨,直接涂敷在Si基底上,二极管结构测量的结果表明,碳纳米管厚膜有较低的开启电场(1.0～1.5v/μm),场强为5V/μm时,电流密度达到了50μA/cm~2。该工艺的烧结过程应控制好,加热时间稍长,会使CNT厚膜的场发射性能很快下降,时间过长会使CNT处在厚膜表面之下,无法有效发射电子。浆料中的玻璃粉比例增大时,碳纳米管阴极的场发射性能会有所降低。     

人工干预二次形核研究

采用直流热阴极PCVD技术,在CH4-H2气氛常规制备微米晶金刚石膜的参数条件下,通过人工干预实现二次形核,制备纳米晶金刚石膜.金刚石膜周期性生长过程分为沉积阶段和干预阶段,沉积阶段时间为20 min,干预阶段将沉积温度降低到600℃,时间为1 min,然后恢复到生长温度,一个生长周期为21 min,总的沉积时间为6h.实验分为高、低气压和高、低温度的四种组合,并与连续生长模式进行了对比.采用拉曼光谱仪、SEM对样品进行了分析,除高气压和高温度条件外,其它三组实验的金刚石膜的1332 cm-1拉曼峰展宽明显、金刚石膜晶粒小于100 nm,样品都具有纳米晶特征.结果表明直流热阴极PCVD技术的人工干预方法,可以导致金刚石膜生长过程的二次形核行为发生,制备出纳米金刚石膜.     

化学修饰对多壁碳纳米管电学性质的影响

采用混酸和二甲亚砜对碳纳米管进行官能化修饰,实验发现经化学修饰后对多壁碳纳米管膜的电学性质有明显影响.经化学修饰后的碳纳米管膜电阻由结电阻和管电阻组成,未经化学修饰的碳纳米管膜电阻主要由碳纳米管管电阻决定.碳纳米管经化学修饰后,碳纳米管结增多,碳纳米管管电阻降低而碳纳米管结电阻增大.未经修饰的碳纳米管膜电阻随着温度的升高而略有增大,呈金属性;经混酸修饰的碳纳米管膜电阻随着温度的升高而减小,呈半导体性.     

直流等离子体CVD法金刚石薄膜的Raman谱和内应力研究

本文给出了直流等离子体CVD法合成金刚石膜的实验结果。衬底温度900℃时,在Si(100)上最高生长速率为150μm/h。实验结果表明金刚石膜Raman特征峰随生长时间和晶粒增大移向低波数方向,这主要是膜内应力所致。Raman谱还表明金刚石膜内非晶碳成份随放电电流密度和生长时间增加而减少,并主要集中在晶粒界面之间。文中还对高速率生长金刚石膜的机理及内应力形成的原因进行了讨论。