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。     

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.     

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.     

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.     

光纤支撑墙碳纳米管场发射显示器的研制

针对现有的碳纳米管场发射显示器(CNT-FED)制造技术中存在的工艺复杂、成本过高的问题,利用通信光纤,通过烧结炉热处理的方法制作出了一种直径为125 μm的石英玻璃光纤支撑墙,并将其切为30 mm、50 mm 2种长度.根据设计结果,用自制的简易支撑墙定位装置,按10 mm等间距交错位排列该支撑墙,并在同一线上相邻光纤间留8 mm间隙.结合阴、阳极丝网印刷工艺,设计制作了一种显示面积为118 mm×123 mm、像素点数为64×64和可矩阵寻址的二极结构纤维支撑墙CNT-FED,并实现了动态显示.     

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.     

提高碳纳米管阴极膜场发射特性的研究

通过研究多步印刷制备的多层碳纳米管(CNTs)厚膜的场发射性能,发现开启电场随印刷次数增加而增加,二次印刷膜具有最好的场发射特性。微观特性研究表明,两步印刷制作的CNTs膜在热处理后界面间形成了良好的匹配结构,且底层膜与基底接触面积增加,从而增加了膜层导电性和形成欧姆接触的几率,并且提高了平均场增强因子。四种不同成分的CNTs膜一致显示两步印刷显著提高了CNTs阴极膜的场发射电流及发光均匀性。     

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／μm^2，发射点密度从～10^3／cm^3增加到～10^5／cm^2。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。     

碳纳米管的场发射特性研究

主要探讨碳纳米管场发射特性的理论,希望能将碳纳米管所拥有的绝佳场发射结果应用在场发射显示器与其他电子元件上。本文首先对碳纳米管的场发射特性进行了理论分析与应用价值的讨论,由分析可以看出,碳纳米管的场发射特性是会受到彼此间屏蔽效应的影响的。最后,本文分析归纳出与碳纳米管场发射特性相关的各种因素,这对日后研究碳纳米管在场发射显示器上的应用会有不错的帮助。     

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.     

电镀镍及阴极腐蚀法提高CNTs阴极场发射性能

通过电镀镍及阴极腐蚀相结合的方法,对电泳沉积所制备的CNT薄膜进行处理。采用扫描电子显微镜对样品的表面形貌进行表征,并对样品的场发射性能进行测试。结果表明,处理后CNT阴极的场发射性能得到提高,如开启场强、阈值电场、发光均匀性和稳定性。当电流密度为1 mA/cm2时,开启场强由0.95 V/?m降低为0.45 V/?m;当电流密度为3 mA/cm2时,阈值电场由0.99 V/?m降低为0.46 V/?m。并且,电流密度在电场为0.48 V/?m时高达7 mA/cm2。在电流密度为0.75 mA/cm2时进行20h的场发射稳定性测试,结果表明,处理后CNT阴极的电流密度在0.70 mA/cm2左右波动。该场发射性能的提高归因于三个方面：（a）更多CNT尖端直立于表面（b）CNT之间的间隙变宽（c）镍颗粒渗入降低CNT与基底的势垒。     

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...     

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。     

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.     

Mixed carbon nanotube bundles for interconnect applications

The increasing resistivity of copper with scaling and demands for higher current density are the driving forces behind the ongoing investigation for new wiring solutions for deep nanometer scale VLSI technologies. Metallic carbon nanotubes (CNTs) are promising candidates that can potentially address the challenges faced by copper, and thereby extend the lifetime of electrical interconnects. This article examines the state of the art in CNT applications with focus on CNT interconnect research. It is observed that individually, single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) and multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs) exhibit characteristics that can be better exploited when a combination of the two is used – in the form of a CNT bundle that plays a vital role in interconnect applications. The focus here is that the usage of a combination of SWCNT (at the centre area of the bundle) and MWCNT (on the outside) provides great performance boost with lower interaction and crosstalk between neighbouring CNT bundles. Simulation results show that the resistance, capacitance, and inductance of a CNT depend on the probability of metallic CNTs present in the bundle and the length of the nanotube. Because Cu is metallic, it indicates that using a higher number of metallic nanotubes in the bundle would aid the CNT bundle performance. In addition, using MWCNT on the outer periphery of the bundle and SWCNT in the centre of the bundle would be the ideal way to maximise the performance of the bundle. Based on the observations we provide an analysis of why a mixed CNT bundle would be highly suitable as interconnections.     

Chemical modification of carbon nanotube for improvement of field emission property

In the present work, chemical modification of carbon nanotube was proposed for improvement of field emission property. Multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs) were grown vertically on silicon substrate using catalytic chemical vapor deposition. Tips of grown MWCNTs were chemically modified using oxygen plasma, nitric acid, and hydrofluoric acid. Surface state and morphology of the chemically modified CNTs were investigated. CNT tips were opened and defects working as trap sites were generated on the CNT surface by the chemical modification process leading to improvement of field emission property. We suggest that two main factors determining the field enhancement factor are geometric factor and surface state of the CNT tips.     

纳米碳管场致发射冷阴极的研究

以热化学气相沉积法较容易地制备得到场发射冷阴极。在导电性较好的金膜上蒸镀镍点,以此作为热化学气相沉积反应的基底,首先高纯氢气被通入石英管中作为保护性气体,同时起到还原催化剂的作用;然后通人乙炔气体,在700℃下在镍催化剂颗粒上乙炔发生裂解反应,实现纳米碳管的生长,并进行了场致发射特性实验研究,发射电流密度可达1．29A／cm^2,获得较大发射电流密度。     

纳米碳管周维的电位和电场分布

通过数值计算研究了单根碳管模型和碳管阵列模型下的电位和电场分布情况。利用有限差分求解碳管周围，特别是尖端附近的电位和电场分布。并通过修改模型参数，分析了碳管高度、碳管半径等几何参数对碳管周围电场分布的影响。对于碳管阵列模型还着重分析了碳管间的场屏蔽效应和场增强因子。     

碳纳米管冷阴极Pierce电子枪

为发展场致发射冷阴极毫米波电真空辐射源器件, 对利用大面积碳纳米管冷阴极产生大电流、高电流密度电子注的电子光学系统进行了研究.通过在Pierce电子枪阴极表面引入栅网结构, 解决了碳纳米管冷阴极场致发射所需的强电场和电子聚束问题.在碳纳米管冷阴极实验测试数据的基础上, 采用粒子模拟软件对上述电子光学系统进行了仿真.研究了栅网对注电流、注腰半径和电子注散射的影响, 分析了阳极电压和外加轴向磁场对电子注的聚束作用.优化后的仿真结果表明在阴极发射面为3.03 cm2时, 该电子光学系统能够产生210 mA、60 kV, 电流密度为6.7 A/cm2, 最大注半径为1mm的电子注.