利用UV曝光技术研制单根定向碳纳米管阵列冷阴极

通过普通的紫外(UV)光刻工艺,结合"变倾角缩口"新技术,研制了不同发射单元尺寸的碳纳米管(CNTs)阵列阴极。扫瞄电镜分析表明,随着缩口尺寸的依次减小(从0.6μm到0.4μm,最后到0.2μm),发射单元内CNTs的根数也不断减少。当孔径缩至0.2μm时,发射单元仅由1根~3根CNTs组成,并且大部分单元顶端均有单根CNT伸出,使得整个发射体近似于单根CNT。场发射特性测试结果表明,0.2μm发射单元尺寸的阵列阴极,开启电场约2V.μm-1;当场强为20V.μm-1时,该阵列的电流密度达到0.35A.cm-2,比1μm尺寸的阵列阴极提高了近4倍,比连续生长的薄膜CNTs阴极则高1~2个数量级。     

碳纳米管的场致发射及在平板显示领域中的应用

碳纳米管(CNTs)具有低的阈值电场和高的发射电流密度, 是一种性能优良的场发射阴极材料, 在平板显示领域具有潜在的应用价值. CNTs的场发射性能直接关系到CNTs场发射阴极在未来的实际应用. 本文从Fowler-Nordheims场发射理论出发, 阐述了CNTs的场发射机制; 详细论述了各种因素包括CNTs的定向性、层结构、几何特征、阵列密度、系统真空度以及CNTs与基底材料之间的键合等对CNTs场发射特性的影响; 介绍了CNTs场发射特性在平板显示领域中的实际应用.     

电泳沉积制备平行栅碳纳米管场发射阴极的研究

利用磁控溅射、光刻、湿法刻蚀和电泳技术在玻璃基片上成功制备平行栅场发射阴极阵列,用光学显微镜、场发射扫描电镜和拉曼光谱观察了碳纳米管的形貌和结构,并测试所制备的平行栅碳纳米管阴极的场发射性能.光学显微镜和场发射电子显微镜测试表明,平行栅结构阴极和栅极交替地分布,同一个平面内,CNTs有选择性地沉积在平行栅结构中的阴极表...     

有机质掺杂碳纳米管阵列场发射性质的研究

碳纳米管(CNT)作为理想的场发射阴极材料,在场发射阴极阵列中的密度与阴极的场发射性能有着非常密切的关系。通过解拉普拉斯方程,得到碳管阵列密度对场增强因子的影响,同时通过对不同阵列密度的碳纳米管阵列进行有机质的填充解决了碳纳米管阵列在制备过程中的定向排列问题,并对所需碳管与有机质的质量比进行了理论计算,结果表明,阵列密度和管间距对碳管与有机质的质量比有很大影响。     

碳纳米管场发射阴极的制备及其场发射特性

采用电泳法将碳纳米管组装到电化学淀积的银台阵列上作为场发射阴极并研究了它的场发射特性.场发射特性测试结果表明:该阴极具有优异的场发射特性,开启电场为2.8V/μm,在应用电场为5.5V/μm时,发射电流密度达到1.7mA/cm2.具有优异的发射性能的原因可以归结到银台的边缘和银台类山状的表面增强了碳纳米管的场致电子发射.该阴极制备工艺简单、发射特性优异,且容易实现大面积制备,可以应用到大面积场发射显示器件中.     

碳纳米管空气阴极的制备及其光电催化性能

采用CVD法制备了碳纳米管(CNTs),并用X-射线衍射、TEM等方法进行了表征.进一步得到碳纳米管空气阴极,用于降解活性艳红X-3B、处理农药废水和检测羟自由基的应用研究,并与碳黑空气阴极做了对比试验.结果表明:碳纳米管空气阴极较碳黑空气阴极有更强的光电催化性能,碳纳米管是一种具有很大发展潜力和广阔应用前景的新材料.     

碳纳米管增强镁基复合材料制备及界面研究进展

在碳纳米管增强镁基(CNTs/Mg)复合材料制备过程中,碳纳米管间极易因范德华力团聚,且碳和镁浸润性差,因此,研究碳纳米管的均匀分散和良好的界面结合对CNTs/Mg复合材料的应用具有重要意义。本文综述了碳纳米管增强镁基(CNTs/Mg)复合材料的制备工艺进展和近年来国内外学者在改善界面结合与碳纳米管化学镀层方面的研究成果,总结了镁基复合材料的界面增强机制,并展望了CNTs/Mg复合材料未来的界面研究发展方向。     

基于碳纳米管薄膜构建场发射平面显示器的阴极结构

碳纳米管场发射平面显示器具有工作电压低、功耗低和制造成本低等优势,近年来基于碳纳米管场发射平面显示器的研究与应用研发已成为显示技术领域研究的热点之一,并已取得丰富成果。简要回顾了碳纳米管用于场发射的机理以及用于场发射平面显示器的优势,主要介绍了碳纳米管用于场发射平面显示器研究的一些进展和一些亟待解决的问题,包括碳纳米管阴极薄膜的制备、碳纳米管阴极工作稳定性与寿命的改进以及阴极结构的设计等,并展望了碳纳米管用于场发射平面显示器的发展前景。     

微波管环境下场发射阵列阴极的工作稳定性研究

场致发射阵列阴极在微波管中的应用无疑是微波真空电子器件的一场革命,但经过多年的研究和发展目前仍没有解决微波管环境下阵列阴极的工作稳定性和寿命问题.虽然国外也有一些利用这种冷阴极的行波管和预群聚速调四极管的实验,但都存在同样的寿命问题.本文对场致发射阵列阴极在微波管环境中的工作稳定性和失效机理进行了分析研究,主要原因是真空度、微波管的残余气氛、电子枪区域的高压打火和离子的回轰影响了阵列阴极的稳定性和寿命等,提出了场致发射阵列阴极在结构、发射体材料、处理工艺、整管排气封接过程等方面的改进方法,以使这种阴极能适应微波电真空器件的特殊环境.     

高场发射性能碳纳米管薄膜的沉积与表征

利用电泳法将碳纳米管（CNTs）沉积在表面镀覆了50～150 nm Ti薄膜的Si基底表面,900℃真空退火后形成了具有良好场发射性能的Ti-CNTs薄膜阴极.利用X射线衍射和扫描电子显微镜对制备的Ti-CNTs薄膜进行了表征.结果表明,高温退火过程中,CNTs的C原子和基底表面的Ti原子发生化学反应,在CNTs与基底之间形成了导电性钛碳化物,明显改善了CNTs与基底之间的电导性和附着力等界面接触性能;与Si基底表面直接电泳沉积的CNTs薄膜相比,制备的Ti-CNTs薄膜的开启电场从1.31 V/μm降低到1.19 V/μm;当电场强度为2.50 V/μm时,Ti-CNTs薄膜的场发射电流密度可达13.91 mA/cm^2;制备的Ti-CNTs薄膜显示出改善的发射稳定性.     

丝网印刷制备碳纳米管场发射阴极的研究

碳纳米管(CNT)是理想的场发射阴极材料.本文分析了CNT的长度、直径以及排列密度与CNT阴极场增强因子的关系,研究了大面积CNT场发射阴极的丝网制备技术,包括CNT浆料配制、阴极电极的制作、阴极烧制方法和表面处理方法.文中实际制备了CNT阴极,利用二极管结构测试了对其表面处理前后的场发射性能.实验结果证明,采用本文所研究的制备技术能够印制高性能的场发射CNT阴极,该研究为制备大面积CNT阴极阵列提供了技术基础.     

二极管型碳基膜场发射显示器的制作(英文)

介绍了一套简单、低成本的制作二极管型碳基膜场发射显示器模块的制作方法.该显示单元模块为16 * 16矩阵型点阵,可根据实际需要拼接成各种尺寸.器件的阴极和阳极均采用丝网印刷技术,包括:阴极导电图形、CNT图形、阳极荧光图形的印刷.各膜层图形经过精心设计以实现矩阵选址.使用低玻粉将阴极和阳极烧结之后,采用超高真空排气台进行排气,然后装配上驱动电路,即实现了单元碳基膜场发射显示器模块的制作.另外,为了改善CRT荧光粉的黏附性差和电阻率低的问题,我们往CRT荧光粉浆料中分别加入了碳纳米管和硝酸镁,得到了更好的发光性能.     

电泳法制备碳纳米管场发射阴极的研究

利用传统的电泳方法,在玻璃基片上成功地制备了场发射用碳纳米管阴极薄膜.用扫描电子显微镜和拉曼光谱观察了薄膜的形貌和结构,并测试了所制备的薄膜阴极的场发射特性.实验结果表明在玻璃的银浆导电层上沉积了一层较薄而均匀的碳纳米管膜,其场发射特性与丝网印刷工艺制备的阴极有相似甚至更佳的性能,具有更好的发射均匀性.采用电泳方法制备场发射阴极具有简单易行,成本低廉等优势,可以避免丝网印刷工艺带来的有机杂质污染和发射不均匀等问题.     

Optimization of field emission properties of carbon nanotubes cathodes by electrophoretic deposition

Cold cathodes of carbon nanotubes (CNTs) were deposited on the glass substrate by the electrophoretic deposition (EPD) method. The cathodes were tested in the diode construction with the cathode–anode gap of 170 μm in vacuum. The emission characteristics of the CNTs film cathodes have as good properties as those by screen printing and better emission uniformity. The influence of the voltage between electrodes in the electrophoretic process of flat cold cathode fabrication on the uniformity of the CNTs film distribution was studied. The results indicate that the uniformity of CNTs film cathode by EPD depends on the voltage between electrodes during the electrophoretic deposition. The uniformity of CNTs film and optimized emission properties of the cathode have been achieved when the voltage is 25 V.     

碳纳米管薄膜的制备及其场发射研究

为了克服用Fe（NO3）3、Mg（NO3）2体系催化剂自由生长出的碳纳米管缠绕程度较严重,分布不均匀的缺点,采用丝网印刷催化剂的方法将其印刷在石英、硅和钛三种不同的基底上,结果表明,在石英基底上,用CVD法制备的碳纳米管分布较均匀,有效地克服了团聚现象,并用其作为场发射的阴极进行场发射实验,实验表明,该阴极开启场为2．2V／μm,在电场强度为3．0V／μm下,阳极电流为46．6uA,场发射电流稳定,波动小于5％。该阴极可望应用于场致发射显示器、液晶显示的背光源、照明光源等器件。     

New-type planar field emission display with superaligned carbon nanotube yarn emitter

With the superaligned carbon nanotube yarn as emitter, we have fabricated a 16 × 16 pixel field emission display prototype by adopting screen printing and laser cutting technologies. A planar diode field emission structure has been adopted. A very sharp carbon nanotube yarn tip emitter can be formed by laser cutting. Low voltage phosphor was coated on the anode electrodes also by screen printing. With a specially designed circuit, we have demonstrated the dynamic character display with the field emission display prototype. The emitter material and fabrication technologies in this paper are both easy to scale up to large areas.     

Fabrication of carbon nanotubes field emission cathode by composite plating

Carbon nanotubes (CNTs) have high aspect ratio and have great potential to be applied as the field emission cathode because of its large field enhancement factor. In this work, a high performance carbon nanotube field emission cathode (CNTFC) was fabricated by using a composite plating method. The CNTs were purified by acid solutions and then dispersed in electrobath with nickel ions at temperatures of 60, 70, or 80 degrees C for the electroless plating process on glass substrate. The resulting CNT-Ni composite film has strong adhesion on the glass substrate. The degree of graphitization and the microstructure of the CNTFCs were studied by Raman spectroscopy and scanning electron microscopy. The field emission properties of the CNTFCs show a low turn-on electric field E(on) of about 1.2 V/microm, and a low threshold electric field E(th) of about 1.9 V/microm. Such a composite plating method could be applied to the fabrication of large area CNT field-emission displays.     

H2O2原位净化定向碳纳米管阵列的研究

采用无模板的化学气相沉积法(CVD)，在石英衬底上制备了大面积、高定向性、自支撑的定向碳纳米管阵列。对此阵列采用原位H2O2氧化，可以有效地达到净化定向碳纳米管阵列的目的。扫描电镜(SEM)检测表明净化碳纳米管的过程并不会破坏其定向性。此种方法可以获得不同厚度的、多数碳管端帽打开、非晶碳、缺陷碳管和杂质较少的定向碳纳米管阵列，此种阵列在场发射等方面具有应用价值。Raman光谱和热失重分析(TGA)表明经过净化的碳纳米管的晶化程度和热稳定性都有所提高。