氧化锌与定向碳纳米管复合纳米结构设计与场发射性能研究

考虑到目前方法制备出的氧化锌碳纳米管复合结构多为随机取向,会在一定程度上影响其场发射性能,例如发射电流稳定性、寿命等性能方面,提出了一种氧化锌纳米线与定向碳纳米管复合纳米结构阵列的制备方法,并制备出了相应的结构体.模拟计算和测试结果表明文中制备出的复合纳米结构阵列改善了单一纳米结构的场发射性能.与单纯碳纳米管阵列相比,...     

表面形貌特殊的碳纳米管薄膜及其场发射增强

采用磁控共溅射法在Si片表面镀NiTi膜作为碳纳米管生长的催化剂,制备出表面形貌特殊的碳纳米管薄膜,如"丘状"和"星状"的表面微结构。通过扫描电子显微镜对碳纳米管薄膜的形貌进行表征,采用二极管形式测试了碳纳米管薄膜的场发射性能。实验结果表明,这两种碳纳米管薄膜都具有优异的场发射性能,10μA/cm~2时的开启电场分别仅为1.02 V/μm和1.15 V/μm,在外加电场为2.4 V/μm时的电流密度分别达到4.32 mA/cm~2和6.88 mA/cm~2。通过场发射FN的曲线计算得到的场发射增强因子分别为10113和6840。这两种碳纳米管薄膜优异的场发射性能与其表面的微结构有关。表面的粗糙结构增强了部分碳纳米管的局域电场,易于发射电子。     

基于SOI场效应管控制的背栅极碳纳米管场发射结构研究

针对目前碳纳米管场发射电子源存在的问题,以提高碳纳米管场发射阵列的大电流发射能力、电流均匀性和稳定性以及电流调制灵敏度为目标,基于绝缘硅(SOI)技术,提出并制备出一种独立场效应管控制的碳纳米管场发射阵列三极结构,并通过理论分析和实验验证等手段,发现其具有良好的栅极调制效果、优良的发射均匀性和稳定性。     

碳纳米管场发射显示器中栅极技术的研究

碳纳米管场发射显示器件的研究已在各个国家开展了许多年,但仍然有很多的问题亟待解决,如碳纳米管作为阴极发射材料的发射均匀性、开启电场、栅极结构的制作、荧光屏制作、真空封装等困难。本文研究了碳纳米管场发射器件的几种结构、特性及其制作工艺,重点阐述了前栅极结构碳纳米管场发射显示器件中在栅极制作和阴极材料装配的瓶颈,并提出了一种栅极制作和阴极保护的方法,并运用此方法在实验室制作了三极结构器件进行验证,有效地解决了制作前栅极结构的困难,为制作大面积碳纳米管场发射显示屏提供了可行性方案。     

碳纳米管冷阴极材料制备及其场发射性能研究

在场发射显示器技术领域,碳纳米管被认为是目前最有前途的场发射冷阴极材料之一。碳纳米管具有低的场发射阈值电场,高的发射电流密度使它们比传统的热阴极材料以及其他的场发射冷阴极材料更适于实际的技术应用。介绍了碳纳米管的制备方法和场发射原理,并对碳纳米管的场发射性能研究进行了综合的评述。     

薄膜型平栅极FED背光源的制备及性能研究

利用磁控溅射和光刻技术在玻璃基底上制备薄膜型平栅极场发射阴极阵列,采用电泳工艺将碳纳米管(CNTs)发射材料转移到薄膜型平栅结构的阴极电极表面,借助光学显微镜和扫描电镜观测薄膜型平栅极场发射阴极阵列。利用Ansys软件模拟阴栅间距对阴极表面电场分布的影响,优化其结构参数,对其场发射特性进行了讨论。实验结果表明,CNTs能均匀地分散在平栅型结构的阴极表面,当电场强度为2.4 V/μm时,器件发射电流密度达到1.8 mA/cm2,亮度达3 000cd/m2,均匀性为90%,能稳定发射28 h,且具有较好的栅控作用。该薄膜型平栅极背光源技术简单、成本低,为将来制备新一代大面积场发射背光源提供了可行性方案。     

微立方结构阵列间距对场发射影响

在3D基底上制备CNT薄膜可以提高碳纳米管的场发射能力,基底微结构的形貌、尺寸、间距等参数都对碳纳米管的场发射有直接的影响。利用有限元分析软件ANSYS模拟了微立方阵列结构,微立方结构的尺寸为20μm×20μm×20μm(长×宽×高),得到了微立方结构上表面的电场分布,计算了阵列间距和上表面面积不同时的电场分布。依据F-N方程,采用离散化的方法,定量地分析了阵列间距对冷阴极场发射电流的影响,发现该微结构在阵列间距为100μm时场发射电流达到最大值。     

填充材料与后处理对印刷型碳纳米管冷阴极的影响

采用丝网印刷法制备了由不同填充材料组成的碳纳米管冷阴极,并采用电场处理来改善其场致发射性能.采用扫描电子显微镜对处理前后样品的表面进行表征,结果表明了电场处理会使阴极中的碳纳米管暴露出来.通过优化填充材料并结合阴极的后处理,我们得到了低电压工作下的均匀发射,并实现了在二极结构场发射显示器中的可寻址显示.     

DLC薄膜处理的碳纳米管冷阴极场发射特性

碳纳米管(CNT)作为场发射冷阴极材料被应用于真空微纳电子器件.如何获得低电场发射和稳定发射,是碳纳米管冷阴极在器件中应用需要解决的问题.选择类金刚石(DLC)薄膜,利用磁过滤真空弧等离子技术产生DLC薄膜,对碳纳米管表面进行镀膜处理.场发射实验表明,经DLC薄膜处理后的碳纳米管冷阴极的场发射开启电场强度由3.3 MV/m下降至1.9 MV/m,相应的阈值电场强度也从6.5 MV/m下降至5.3 MV/m,并且在场发射性能提高的同时场发射的均匀性没有受到影响.DLC膜处理可以作为一种改善碳纳米管冷阴极场发射特性的技术.     

热CVD法制备的碳纳米管线阵列的场发射特性

采用半导体光刻技术在硅衬底上获得图形化掩膜,然后用热化学气相淀积(T-CVD)的方法制备了图形化的碳纳米管线阵列,用扫描电镜和拉曼光谱仪对碳纳米管进行了表征.研究了图形化碳纳米管线阵列的场发射特性,并与无图形化处理的碳纳米管薄膜样品的场发射特性进行了比较.当发射电流密度达到10 μA/cm2时,无图形化处理的碳纳米管薄膜、10 μm碳纳米管线阵列以及2 μm碳纳米管线阵列样品的开启电场分别为3 V/μm、2.1 V/μm和1.7 V/μm;而当电场强度达3.67 V/μm时,相应的电流密度分别为2.57 mA/cm2、4.65 mA/cm2和7.87 mA/cm2. 实验结果表明,图形化处理后的碳纳米管作为场发射体,其场发射特性得到了明显的改善.对改善的原因进行了分析和讨论.     

Low turn-on voltage field emission triodes with selective growth ofcarbon nanotubes

A low turn-on voltage, field emission triode array has been fabricated using the selective deposition of carbon nanotubes (CNTs) in a microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) system. The field emission triodes exhibited a low turn-on voltage of 13 V and a large emission current of 23 μA with the gate voltage at 60 V. Short-term stress reveals a 10% current fluctuation within 1800 sec. The excellent electric properties suggest that the array shows potential for application in field emission displays and vacuum microelectronics     

单根碳纳米管阴极场致发射特性研究

碳纳米管具有优异的场致发射性能,是一种很有前景的电子发射源。本文初步探讨了纳米材料发射理论机制,利用电磁计算软件CST建立仿真分析模型,并针对其具体结构特点构造了合适的仿真环境,通过仿真计算取得的成果对于研制采用碳纳米管阵列作为场致发射阴极的微波管有重要的理论指导作用。     

Study on the vacuum breakdown in field emission of a nest array of multi-walled carbon nanotube/silicon nanoporous pillar array

A composite structure, a nest array of multi-walled carbon nanotubes/silicon nanoporous pillar array (NACNT/Si-NPA), with good field emission properties, was synthesized through growing CNT on Si-NPA by thermal chemical vapor deposition. In order to make full use of its good field emission properties, the vacuum breakdown behavior accompanied with field emission from NACNT/Si-NPA was investigated. The results revealed that a positive feedback of field emission and resulted Joule heat ignited a small portion of protruding emitters, which caused spark discharge, destroyed the anode and generated a large amount of heat. The thermal runaway ultimately resulted in the destruction of substrate and vacuum breakdown.     

非晶碳和碳纳米管混合薄膜的场发射性能

利用微波等离子体化学气相沉积法在不锈钢衬底上直接合成非晶碳和碳纳米管混合薄膜.采用氢气和甲烷作为反应气体,流量分别为100和16sccm.沉积室内的压强为5.0kPa.利用场发射扫描电镜(SEM)和喇曼谱(Raman)对制备的薄膜的结构和形貌进行了分析.场发射实验在5×10-5Pa的真空下进行.实验结果表明:制备的非晶碳和碳纳米管混合薄膜开启电场较低,仅有0.9V/μm;在电场为3.7V/p.m时电流密度达到4.0mA/cm2,发射点密集,分布均匀.表明此种材料是一种优良的场发射冷阴极材料.     

三极碳纳米管场发射显示屏的制作研究

利用碳纳米管作为阴极材料的场致发射显示屏是一种新型的平板器件。介绍了三极结构碳纳米管场致发射显示屏的工作原理,基本结构以及寻址方式。重点讨论了在制作器件方面所存在的真空封装问题,荧光粉制作问题以及绝缘隔离层问题。在提出一种新型结构栅极制作工艺的基础上,成功地制作了三极碳纳米管场发射显示屏器件。     

碳纳米管阴极平板显示器的工艺研究

碳纳米管场致发射显示器是一种新型的真空器件，也是一种具有巨大应用潜力的平板型显示设备。本文详细地介绍了碳纳米管场致发射原理，给出了碳纳米管阴极平板显示器的基本结构和工作原理，对于显示器件的真空封装，碳纳米管阴极装配，控制栅极制作等工艺问题进行了阐述和研究。采用这些技术，已经研制出了碳纳米管阴极场致发射显示器的样品。     

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...     

场发射阵列阴极在行波管中的应用

场发射阵列阴极应用于行波管的不足主要表现在：FEAs发射不稳定、阴极发射电流密度较低及电子束存在散焦的问题．分析了产生这些问题的主要原因。提出了相应的解决方案,主要包括：提高真空度,选择合适的发射体材料,增加电阻层等,以提高电子发射的稳定性;优化发射体结构参量,改善制作方法等,以增大阴极发射的电流密度;对电子枪结构进行修改,解决电子柬散焦等问题。最后,概述了新型材料——碳纳米管在行波管中的应用现状,目前虽然还不成熟,却表现出了极大的潜力：