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。     

三色碳纳米管场发射灯的研制

报道了以粉末状碳纳米管为原料用丝网印刷法制备图形化的碳纳米管阴极的技术.采用热处理和氢等离子体表面处理方法提高了丝网印刷法制备的碳纳米管阴极的场发射性能,处理后阴极的阈值场强从4V/μm降到～1V/μm,场发射电流密度在4.5V/μm时达到了2.53mA/cm2,发射点密度从～103/cm2增加到～105/cm2.在此基础上,成功地设计和封装了三极管结构的三色高亮度碳纳米管场发射灯器件.     

三色碳纳米管场发射灯的研制

报道了以粉末状碳纳米管为原料用丝网印刷法制备图形化的碳纳米管阴极的技术.采用热处理和氢等离子体表面处理方法提高了丝网印刷法制备的碳纳米管阴极的场发射性能,处理后阴极的阈值场强从4V/μm降到～1V/μm,场发射电流密度在4.5V/μm时达到了2.53mA/cm2,发射点密度从～103/cm2增加到～105/cm2.在此基础上,成功地设计和封装了三极管结构的三色高亮度碳纳米管场发射灯器件.     

涂敷法制备的碳纳米管阴极的场发射研究

研究了用涂敷法制备碳纳米管阴极的新工艺和改善其场发射特性的新方法,裂解法获得的碳纳米管与有机粘合剂等混合、研磨,直接涂敷在Si基底上,二极管结构测量的结果表明,碳纳米管阴极有较低的开启电场(1．25～1．5V／μm),场强为5V／μm时,电流密度达到了42μA／cm^2,F—N曲线也非常符合场发射规律。浆料中粘合剂的比例增大时,碳纳米管阴极的场发射性能会有所降低,施加外电场会改善其场发射特性。     

碳纳米管薄膜的电泳沉积及其场发射性能研究

利用电泳沉积法在铝片上制备了碳纳米管薄膜冷阴极。通过扫描电镜、Raman光谱观察分析了表面形貌和结构,并对场发射性能进行了测试。经过研磨处理的碳纳米管薄膜样品,开启电场为2V／μm,当电场强度为4V／μm时电流密度达到2600μA／cm^2,发光点密度大于10^4／cm^2。     

电流法改善碳纳米管阴极场发射特性

针对丝网印刷碳纳米管阴极,提出电流法进行表面后处理,有效改善碳纳米管阴极场发射特性.利用扫描电子显微镜表征电流法处理前后CNTs阴极表面形貌变化,并对处理前后CNTs阴极进行场发射特性测试.结果表明,电流法处理后CNTs阴极表面残留有机物被破坏,开启电场从2.4 V/μm降低到1.6 V/μm,同样面积的薄膜(印制面积为1 cm×1 cm)在2.6 V/μm场强下的发射电流由30 μA提高到了800 μA,说明电流处理对于提高薄膜的场发射特性有明显作用.该方法在碳纳米管场发射显示器的制作中具有很好的实际应用价值.     

大面积碳纳米管冷阴极的制备与研究

针对碳纳米管(CNT)阴极场发射均匀性这一关关键难题，根据CNT场发射理论制备了一种新型碳纳米管阴极印刷浆料，实验表明：质量分数约为20％的纯化CNT与4．2％的导电氧化物粘接材料混合形成的印刷浆料，其阴极具有较佳的发射均匀特性，用丝网印刷技术制作成的大面积(对角线长度大于12．5cm)阴极，再经过快速烧结技术及两步后处理工艺，既能除掉粘接材料又能使CNT很好地与衬底固定，并使碳纳米管部分直立和充分暴露，进一步改善了发射均匀性，该均匀发射的阴极开启场为2．0V／μm在电场强度阴极可望应用于场致发射显示器，液晶显示的背光源、电光源等器件。     

电解液法改善碳纳米管阴极场发射特性

针对丝网印刷碳纳米管(CNT)阴极,提出用电解液法进行表面后处理,有效改善碳纳米管阴极场发射特性.利用扫描电子显微镜表征电解液法处理前后CNT阴极表面形貌变化,并对处理前后CNT阴极进行场发射特性测试.结果表明,电解液法处理后有更多的CNT伸出有机浆料表面,开启电场从2.4 V/μm降低到1.4 V/μm,同样面积的薄膜(印制面积为1 cm×1 cm)在3.0 V/μm场强下的发射电流由100μA提高到了1 800μA,说明电解液处理对于提高薄膜的场发射特性有明显作用.该方法在碳纳米管场发射显示器的制作中具有很好的实际应用价值.     

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。     

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.     

大电流场发射冷阴极发射性能的研究

研究了利用丝网印刷法制备碳纳米管阴极,以获取很大的发射电流。用传统的二极结构,在真空压强小于5×10-4Pa的条件下测量了用该方法制备的场发射阴极,阴极形状为直径3 mm的圆点。测量结果表明,阴极的最大发射电流达到11 mA。     

碳纳米管场发射阴极的厚膜工艺研究

研究了制备碳纳米管(CNT)场发射阴极的厚膜工艺,通过浆料配方和烧结工艺等方面的探索,在Si基底上制作了均匀、平整、场发射特性良好的CNT厚膜。CNT厚膜工艺研究表明,CNT浆料中银浆的最佳比例约为4.2％,最佳烧结温度为480℃(空气中),才能保证厚膜有较强的附着力,CNT又不至于全部氧化。银浆比例过大,则使高电压时场发射电流明显下降,通过对CNT厚膜的场发射特性测量得知,其开启电压为2．4V／μm,在5V／μm的电场下,场发射电流密度为27．8μA／cm^2,但发光显示情况不佳,通过使用含有机粘结剂的浆料,使显示发光情况得到了很大改善。     

应用于液晶显示器的场发射背光源制备

对应用于LCD的不同于传统管状背光源的新型面状场发射背光源(FE-BLU)的制备技术进行了研究.将表面改性碳纳米管(CNTs)丝网印刷于金属Ag精细电极上形成碳纳米管阴极,利用透射电镜与扫描电镜表征了CNTs及阴极的表面形貌.采用有机溶剂高压气流法对阴极进行表面处理,并真空封装成25.4 cm(10 in)的CNTs FE-BLU器件.测试结果表明,表面处理后阴极场发射电流密度得到明显提高,器件亮度可达5 860 cd/m2,均匀性为82%,持续发射35 h后,发射电流无明显衰减.     

丝网印刷碳纳米管薄膜的电子发射

将碳纳米管(CNT)浆料印刷在不锈钢衬底上,进行了特殊的热烧结和后处理工艺处理.经过特殊热烧结和后处理工艺处理后的试样,在外加电场后,电子发射的开启电场从2.50 V/μm降低到1.40 V/μm.外加电场为3.30 V/μm时场发射电流从8.50 μA/cm<'2>提高到350μA/cm2,场发射效率提高;当场强为4.0 V/μm时,阳极上荧光点的面密度约从(5～8)个/cm2提高到(22～26)个/cm2,发射均匀性得到有效的提高.讨论了丝网印刷CNT薄膜中电子的场发射实验,表明特殊的热烧结和后处理工艺使CNT之间的残留物厚度变薄,而且使更多的CNT均匀地露出薄膜表面,只有电子隧穿达到裸露的CNT才能有效地发生场发射.     

丝网印刷碳纳米管阴极场发射点开启场强的分布统计

由于碳纳米管阴极场发射点数量巨大，分布无规律，无法单独测量各个场发射点的开启阈值，所以一直没有效的实验方法获得碳纳米管阴极中场发射点开启阈值的分布规律。本文采用丝网印刷碳纳米管点阵作为阴极，通过不同电压下该阴极场发射发光亮点的统计，间接地获得了丝网印刷碳纳米管阴极中场发射点开启阈值的分布规律。在此基础上，通过过压老炼的方法，有效地压缩了碳纳米管阴极场发射开启阈值的分布，显著提高了碳纳米管阴极场发射的均匀性。     

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。     

双层掺混结构CNT薄膜的制备及场发射性能

针对单层掺混结构改善丝网印刷碳纳米管(CNT)薄膜场发射性能的局限性,提出了一种能有效改善CNT薄膜场发射性能的双层掺混结构。相比传统单层掺混结构的CNT阴极薄膜,双层掺混薄膜中上层TiO2介质掺混结构能有效提高CNT的增强因子,下层导电纳米钛粉掺混结构能降低CNT与衬底电极间的接触电阻、提高CNT导电网络的电子传输能力。场发射I-V特性测试表明,当CNT和钛的掺混质量比为1∶1且氮气中预烧温度为450℃时,双层掺混结构CNT薄膜的开启场强为1.53V/μm,电流密度在场强为2.0V/μm时达79.5μA/cm2。该方法为改善丝网印刷CNT薄膜的场发射性能提供了一种可行方案。     

碳纳米管复合阴极的稳定性研究

基于隧穿效应的双势垒模型,采用Sol-Gel法在ITO玻璃基底上制备了SiO2涂层碳纳米管阴极,利用SEM对阴极的形貌、结构进行分析,并对场发射性能、发射稳定性与发光特性进行研究,获得了发射电流高,稳定性良好的阴极.测试结果表明: SiO2质量分数为20%时阴极具有比较高的发射电流及较好的场发射稳定性能;阴极开启场为1.71 V/mm,在场强为2 V/mm时,发射电流密度为65 μA/cm2;发射电流在3 h内,波动小于3%.低成本丝网印刷制备的该阴极,适合于不同尺寸器件的冷阴极.     

CNTs-TiO2复合薄膜的场发射及其在电离规中的应用

介绍一种制备碳纳米管（CNTs）薄膜的方法—擦涂法。利用这种方法制备了CNTs薄膜以及CNTs-TiO2复合薄膜,对其场发射性能进行了研究,发现CNTs＋（7%～10%（质量比））TiO2复合薄膜的场发射性能与纯CNTs薄膜相比有较大改善,开启电场由2.5V/μm降低到1.3V/μm,阈值电场由4V/μm降低到3.1V/μm,场发射的均匀性与稳定性也有显著的提高。利用CNTs＋7%TiO2薄膜样品作为电离真空规的冷阴极,实现了在2×10-2～3×10-5 Pa范围内的近似线性响应,灵敏度约为3.36Pa-1。这种电离真空规具有体积小、低能耗的特点。     

CuCr合金催化剂制备条件对大电流CNTs阴极的影响

通过改变溅射功率以磁控溅射法制备了Cu/Cr合金催化剂,研究了化学气相沉积法制备的碳纳米管(CNTs)作为大电流密度场发射阴极的场发射性能。采用扫描电镜和场发射测试仪分别对不同功率催化剂制备的CNTs进行了形貌及性能分析。结果表明,根据溅射功率与催化剂颗粒的关系,可以通过调节溅射功率改变CNTs的长径比及密度,在250WCu/Cr催化剂制备的CNTs薄膜具备了良好的场发射性能,阴极电子发射的开启电场仅为1.47V/μm,当电场为3.23V/μm,发射电流密度可高达3259μA/cm2。