碳纳米管场发射阴极电泳法制备及场发射特性研究

采用电泳沉积法在玻璃基板上成功制备出碳纳米管场发射阴极,采用扫描电子显微镜观察薄膜表面形貌,并对制备的碳纳米管阴极进行场发射测试.实验结果表明电泳2 min沉积的碳纳米管薄膜均匀连续且具有较好的场发射特性,其开启电场为3.1 V/μm,当外加电场强度为11.5 V/μm时场发射电流密度达到11.33 mA/cm2,经过10 V/μm的电场激活处理后样品具有较好的场发射稳定性.     

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。     

缓冲层对铜催化生长碳管形貌和性能的影响

碳纳米管的生长通常使用Fe,Co,Ni作为催化剂,除此以外的一些过渡元素也能催化裂解生长碳管。其中用铜制备的碳管阈值电场低、发射电流密度大、发射均匀性好等等良好的场发射特性。铜与硅、或金属之间具有很强的的扩散特性,而碳管应用于场发射显示器必然使用玻璃、硅片作为衬底,所以需要一层缓冲层阻挡催化剂铜扩散入衬底。本文使用磁控溅射制备铜薄膜作为催化剂,化学气相沉积方法裂解乙炔生长碳管薄膜形成场发射阴极。并试验W,Ni,Cr和Ti作为铜薄膜的缓冲层,结果表明不同的金属阻挡特性不同,生长后碳管的形貌和特性都有差异。结果表明Ti和W能很好地阻挡铜的扩散,从而使铜催化裂解出附着性好、分布均匀、密度适中、场发射特性良好的碳管薄膜。对于Ni和Cr金属,由于生长的碳管与衬底结合差或者场发射能力差而不适合作铜的缓冲层。     

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。     

薄膜衬底电极CNT阴极制备及场发射性能研究

采用电泳沉积(EPD,electrophoretic deposition)法在不同薄膜衬底电极上制备碳纳米管(CNT,carbon nanotube)场发射阴极.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)对其进行表面形貌表征,结果表明,EPD可以制得CNT均匀分布的场发射阴极.场发射测试结果表明衬底电极对CNT阴极的场发...     

碳纳米管场发射器件新型阴极的研究

碳纳米管场发射显示器件（CNT-FFDs）中阴极的制备和表面处理一直是其中的关键环节而备受关注,本文通过光刻技术、丝网印刷技术、表面超声等流程制作带有平整电阻层的发射阴极,并对该阴极进行场发射测试,并通过扫描电镜（SEM）照片分析阴极表面,发现开启电场、发射均匀性及电流稳定性比以前未加处理的阴极有很大程度上的改善。此法适合于大面积的碳纳米管场发射显示的阴极制作。     

电泳电压对碳纳米管沉积薄膜及阴极场发射特性影响

电泳法是制作碳纳米管冷阴极的重要方法.电泳电压是电泳过程中的重要参数,不同电压会影响阴极沉积的厚度和效率、形貌结构及场发射特性.实验对比研究和机理分析认为,电压在20～30 V区间内较易获得良好的碳纳米管场发射冷阴极.针对电泳边缘增厚效应,提出减小电场强度边缘效应方法.     

空气氧化法对纳米碳管场发射性能的影响

以镍金属为催化剂,在600℃条件下,采用化学气相沉积法(CVD)制备碳纳米管。将制得的碳纳米管用高能球磨法处理0.5～1h后,以空气氧化法进行提纯,并研究了氧化温度对碳纳米管形貌和场发射性能的影响。用扫描电镜、Raman光谱分别对300～500℃的氧化提纯后的碳纳米管的形貌和结构进行了表征。结果表明:碳纳米管的场发射性能随温度的升高而升高,经400～450℃加热10min后,非晶碳成分减少,碳管纯度得到提高,场发射性能达到最高;当氧化温度继续升高时,碳纳米管的缺陷密度增大,非晶化程度增加,场发射特性变差。因此,通过控制氧化温度可以有效提高碳纳米管的纯度和场发射性能。     

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.     

一种有效提高CNTs/CNFs阴极场发射性能的热处理方法

报道了一种新的提高碳纳米管／碳纳米纤维（CNTs／CNFs）丝网印刷阴极场发射性能的后处理方法。利用化学气相沉积（CVD）方法制备的CNTs／CNFs作为阴极材料,采用丝网印刷工艺在玻璃基板上制备场发射阴极,在H2和C2H2混合气氛下500℃处理20min,能有效提高其场发射性能,改善场发射显示器的发光均匀性。热处理后的阴极开启电压从2．4V降低到1．8V,在电场为3．9V／μm时,电流密度从0．02mA／cm^2提高到0．50mA／cm^2,发光点密度提高了近4个数量级。场发射特性的提高主要是由于热处理使阴极表面出现了大量突出并互相间有一定间距的CNTs／CNFs,这种形貌非常有利于电子场发射。     

碳纳米管薄膜的电泳沉积与场发射性能

采用电泳法在Si基片上沉积碳纳米管(CNTs)薄膜。研究了电泳极间距、电泳时间及电泳电压等对沉积的薄膜形貌结构与场发射性能的影响。SEM、高倍光学显微镜和场发射性能测试结果表明,保持阴阳极间距为2cm,在100V的直流电压下电泳2min所获得的CNTs薄膜均匀、连续、致密且具有最好的场发射性能,其开启电场强度仅为1.19V/μm,当外加电场强度为2.83V/μm时,所获得的最大发射电流密度可达14.23×10–3A/cm2。     

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。     

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...     

Improvement of the field emission properties of carbon nanotubes by CNT/Fe_3O_4 composite electrophoretic deposition

A simple CNT/Fe_3O_4 composite electrophoretic deposition method to improve the field emission cathode properties of carbon nanotubes(CNTs) is proposed.It is found that CNT/Fe_3O_4 composite electrophoretic deposition leads to better field emission performance than that of single CNT electrophoretic deposition.The result is investigated using SEM,J-E and FE.After the process,the turn-on electric field decreases from 0.882 to 0.500 V/μm at an emission current density of 0.1 mA/cm~2,and the latter increase...     

电泳沉积纳米金刚石涂层场发射阴极工艺研究

采用电泳沉积(EPD)制备薄膜的方法,在金属钛片上均匀地涂覆纳米金刚石涂层,经真空热处理,制成场发射阴极.该文主要研究了不同的电泳液配方、电泳电压及电泳时间对涂层制备的影响.实验结果表明,粘度系数较大的电泳液及较低的电泳电压下适当延长电泳时间有利于改善涂层的均匀性和致密性;典型样品开启电场为5.5 V/μm,在20 V/μm场强下的电流密度达到169 μA/cm~2.发光测试表明,发光点密度较大且均匀分布,发光稳定,亮度较高.用X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的成份及形貌进行了分析,结合其场发射测试结果,解释了样品性能的差异和变化.     

Stable field emission from planar-gate electron source with MWNTs by electrophoretic deposition

A planar-gate electron source with multi-wall carbon nanotubes (MWNTs) has been successfully fabricated by conventional magnetron sputtering, lithography and electrophoretic deposition (EPD). The optical microscopy showed that he MWNTs purified in H₂SO₄/HNO₃ solution were selectively deposited on cathode. High resolution transmission electron microscopy (HRTEM) images and Raman spectra demonstrated that some MWNTs was destroyed and generated some defect. Field emission results indicated that the emission current of this triode structure is completely controlled by gate voltage. The turn-on voltage of electrophoretic deposited MWNTs cathode at current density of 1 μA/cm² was lower than that of screen printed MWNTs cathode besides better emission uniformity. In addition, the emission current fluctuation was less than 3% for 400 min. All the results indicate that the fabricated electron emission source has a good field emission performance and long lifetime.     

利用激光沉积研究镧钼阴极表面发射机制

为了研究镧钼阴极表面发射机制,采用专为研究阴极设计的与俄歇能谱仪相连的脉冲激光沉积装置制备薄膜阴极.通过测量阴极发射性能和原位分析表面成分(原子数分数),研究了阴极表面元素镧La和氧O变化对阴极发射性能的影响.实验发现随着阴极表面镧膜变薄,阴极发射性能逐渐减弱;阴极发射性能与表面元素La,O 的含量有关,表面层中La/O越高,阴极的发射性能越好.结果表明,传统的单原子层理论无法解释镧钼阴极的发射机制;超额镧在镧钼阴极的发射中起到了关键作用.     

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.