四针状氧化锌/碳纳米管复合阴极的制备及其场发射性能研究

采用丝网印刷技术制备四针状氧化锌(tetrapod-liked zinc oxide nanoneedles, T-ZnO)场发射阴极, 通过向T-ZnO阴极表面电泳沉积碳纳米管(carbon nanotube, CNT)薄膜制备了T-ZnO/CNT复合阴极。扫描电子显微镜观察表明: 与T-ZnO阴极相比, T-ZnO/CNT复合阴极与衬底电极之间具有较大的有效接触面积。采用二极场发射器件结构研究T-ZnO和T-ZnO/CNT的场发射特性, 实验表明: 相对于T-ZnO阴极, T-ZnO/CNT复合阴极发射电流密度大、开启场强与阈值场强低、发射点密度高, 且具有良好的工作稳定性。     

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.     

不同转移法对碳纳米管场发射特性的影响

通过印刷法、喷涂法和电泳沉积法转移经过处理的碳纳米管(CNT)原料到ITO电极上,高温烧结制备CNT阴极阵列,并对CNT的表面形貌和场发射性能进行测试分析。结果表明,不同转移方法对CNT阴极场发射性能的影响不同,印刷法、喷涂法及电泳沉积法3种方法制备CNT阴极场发射的开启电场分别为2.21、1.62和1.85 V/μm;当电场为2.3 V/μm时,喷涂法制备的CNT阴极场发射性能最佳,电泳沉积法制备CNT阴极次之,印刷法制备的CNT阴极最差,并根据金属半导体理论分析其原因。     

电泳阳极对电泳法制备CNT场发射阴极的影响

研究了四种材料作为电泳阳极板对电泳沉积(Electrophoretic deposition,EPD)制备碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)场发射阴极的影响。实验表明电泳阳极板导电性、电阻均匀性对电场分布具有重大影响。采用SEM和EDS分析仪对CNT阴极微表面进行形貌和成分分析,并且对比测试了相应CNT阴极的场发射性能。结果表明高纯石墨板相对具有良好的导电性和化学稳定性,是作为电泳阳极板材料的理想选择。     

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...     

烧结温度对碳纳米管场发射性能的影响

采用丝 网印刷制备碳纳米管(CNT)阴极的过程中,烧结工艺不仅影响着CNT薄膜的稳定性,而且决定 最终阴 极的场发射性能,已经成为制约场发射电流提升的瓶颈。本文重点研究了烧结温度对CNT场 发射性能 的影响,通过测试不同烧结曲线所制备的阴极场发射性能,分析了烧结温度对阴极附着力、 散热性能的影 响机理,阐明了场发射性能产生差异的原因,最终通过最优烧结温度,制备出场发射电流密 度达到1A/cm²的CNT阴极。     

刻蚀型介质后栅FED器件的研究

针对后栅型场致发射显示器(FED)器件介质层制作困难的问题,提出采用刻蚀型介质制作后栅型FED器件.该器件采用普通银浆制作栅极电极,以刻蚀型介质制作介质层,采用感光银浆制作阴极电极,并作为介质刻蚀的掩膜层,CNT为阴极发射材料.器件耐压测试结果表明该介质层耐压性能良好,场发射测试结果表明该器件场发射性能优良.     

热敷法制备丝状阴极及其在场发射中的应用

采用热敷法将碳纳米管(CNT)浆料直接热敷在Ni丝上制备成丝状阴极,并在圆柱形灯管中采用二极结构测试其场发射性能.扫描电镜(SEM)测试表明,丝状阴极的表面有一层均匀的CNT材料;场发射结果表明,CNT-Ni丝状阴极与传统的场发射阴极相比具有更优良的场发射性能,开启电场为0.15 V/μm,当电压为2280V时发射电流达到4 mA.在腔体中测试其发光亮度,最高值达到了14000 cd/m2.     

影响碳纳米管阴极场发射性能首要因素的研究

研究了影响碳纳米管(CNT)场发射性能的主要因素,通过实验分析气压、热处理温度、发射体尺寸参数等,发现预先热处理可有效提高发射体分散均匀性,而高温后处理可有效纯化CNT;气压和温度是工作过程中影响CNT阴极膜场发射稳定性的重要参数;而CNT发射体的长度、管径与膜层密度是影响场发射电流特性的主要因素,长径比大小影响着场增强因子大小,大长径比引起低的开启电场强度和高发射电流,但管径的大小与场发射均匀性的优劣呈相反关系.     

可印制碳纳米管冷阴极中碳纳米管含量的优化

采用丝网印刷法制备了不同碳纳米管含量的冷阴极.研究了不同碳纳米管含量的冷阴极的场发射特性与其微结构和电学特性的关系.实验发现,碳纳米管冷阴极的导电性和场发射特性受碳纳米管含量影响,具有适当的碳纳米管含量的冷阴极的场发射特性最佳.     

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.     

用于染料敏化太阳电池的新型碳纳米管材料

介绍了利用简单有效的电泳沉积工艺制备新型碳纳米管薄膜材料,并应用于染料敏化太阳电池。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段发现,制备的新型碳纳米管薄膜材料直径均匀分布,且形成一种均匀的网状结构,这种均匀的网状结构有利于电子的传输。循环伏安法测试其电化学性能,并且对制备的染料敏化太阳电池的光电性能进行测试。实验结果表明,电泳沉积制备的碳纳米管薄膜具有良好的导电和催化性能,作为对电极组装的染料敏化太阳电池光电转换效率达到6.54%,有希望替代传统的铂对电极。     

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...     

Carbon Nanotube Bundle Array Cold Cathodes for THz Vacuum Tube Sources

We present high performance cold cathodes composed of arrays of carbon nanotube bundles that routinely produce > 15 A/cm² at applied fields of 5 to 8 V/μm without any beam focusing. They have exhibited robust operation in poor vacuums of 10^-6 to 10^-4 Torr- a typically achievable range inside hermetically sealed microcavities. A new double-SOI process was developed to monolithically integrate a gate and additional beam tailoring electrodes. The ability to design the electrodes for specific requirements makes carbon nanotube field emission sources extremely flexible. The lifetime of these cathodes is found to be affected by two effects: a gradual decay of emission due to anode sputtering, and catastrophic failure because of dislodging of CNT bundles at high fields ( > 10 V/μm).     

三极FED分段复合衬底电极的特性和制作

结合丝网印刷技术、烘烤工艺和烧结工艺,采用印刷ZnO层和银浆层相结合的方案,进行了分段复合衬底电极的制作。该分段复合衬底电极能够降低无效的阴极电压降,增强三极场发射显示器的发光亮度并改善其发光均匀性,且制作成本低廉。分段复合衬底电极避免了过长过细衬底电极现象,促使碳纳米管提供更多电子,同时有效改善了碳纳米管的场发射均匀性。利用碳纳米管作为阴极材料,进行了三极场发射显示器的研制,并进行点阵图像显示,从而证实了这种分段复合衬底电极制作工艺的可行性。与普通银电极场发射显示器相比,分段复合衬底电极场发射显示器能够将开启场强从1.92 V/μm降低到1.81 V/μm,其最大场发射电流由1 332.5μA提高到2 137.8μA,具有典型的场致发射特性以及优良的图像发光均匀性。     

电泳法制备四针状纳米ZnO场发射阴极

用电泳法成功地将四针状纳米ZnO沉降在透明导电玻璃ITO衬底上,制备出13cm×10cm面积的场发射阴极屏。使用扫描电子显微镜观察ZnO颗粒的表面形貌及分散均匀性。结果表明电泳法制得的ZnO场发射阴极屏透明且颗粒分布较均匀。讨论了电泳电压、沉降时间、电泳液浓度对阴极场发射电流的影响,通过实验得出用电泳法转移四针状纳米氧化锌制作阴极屏的最佳工艺条件,即直流电压75V、电泳时间为8min,两极距离2.5cm条件下制得的屏场发射性能较佳,显示效果较好。测试了ZnO阴极屏在1200V直流电压下长时间发射稳定性,测试过程电流波动范围小于5%。实验表明采用电泳法制备场发射阴极具有工艺简单、步骤少、易操作、成本低并能根据需要控制薄膜厚度及场发射屏面积等优点,对于大屏幕、低成本FED的研发具有实际应用意义。