氧化钨纳米结构：可控制备及场发射性能

通过简单调控化学气相沉积反应气压制备了形貌尺寸可控的各种非化学计量比氧化钨纳米结构。场发射研究表明W18O49纳米线具有优异的场发射性能。对于10 μA/cm2的发射电流,其开启电压为7.1 V/μm。 实验中测得最高场发射电流密度4.05mA,对应场强为17.2 V/μm。场发射过程中的热蒸发和脱附测试表明该氧化钨纳米线的场发射再现性很高。     

在家用微波炉中合成四针状ZnO

将锌粉和石墨粉以一定比例混合放入家用微波炉中,在微波辐照下燃烧生成了白色松软的ZnO膜,将此薄膜用扫描电子显微镜(SEM)、能量损失谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射光谱(XRD)分析其成分和形貌。结果显示,该ZnO为单晶四针状晶须,晶须直径为20~50nm,分析了它的生长机理并测试其场发射特性,得到该ZnO的开启场强较低为3.88V/μm,相应的电流密度为10μA/cm2,在场强为5.7V/μm时达到最大发射电流密度为0.39mA/cm2。     

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.     

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。     

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.     

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。     

衬底温度对氧化锌薄膜场发射性能的影响

利用射频磁控溅射法制备了不同衬底温度的氧化锌(ZnO)薄膜.研究了其场发射特性,分析了场发射特性和衬底温度的变化关系.实验结果表明, 开启电场随着衬底温度的增加呈先增大后减小的趋势,场发射特性的变化是由于衬底温度的改变引起表面形貌的变化所致.衬底温度为300 ℃时沉积的ZnO薄膜样品粗糙度最小,场发射性能最差,其开启场强为1.7 V/μm,场强为3.8 V/μm时电流密度仅为0.001 97 A/cm2;衬底温度为400 ℃时沉积的ZnO薄膜样品表面粗糙度最大,场发射特性也优于其他薄膜;开启场强为0.82 V/μm, 场强为3.8 V/μm时电流密度稳定在0.03 A/cm2.Fowler-Nordheim(F-N)曲线为直线表明, 电子是在外加电场的作用下隧穿表面势垒束缚发射到真空的.     

金刚石颗粒与硅基底的超声焊接及场发射性能（英文）

采用一种超声焊接工艺,通过施加纳米幅度的超声水平振动将金刚石颗粒牢固地焊接于硅基底表面。在此过程中超声力小于硅所能承受的剪切应力,使硅表面得以发生超声软化进而促成焊接的形成。焊接界面的分析结果表明硅与金刚石颗粒之间的连接不仅仅是机械嵌合,还包括原子之间的键合。当焊接时间为5 s、振幅为500 nm时形成了稳固的纳米焊接。焊接后的金刚石场发射阴极获得了较低的开启场强(电流密度为1μA/cm2时的场强)1.4 V/μm,并且当电场强度达到9.6 V/μm时,可获得到高达1 mA/cm2的电流密度。     

碳纳米球薄膜的场发射特性

利用微波等离子体化学气相沉积法,在Si(100)衬底上制备了碳纳米球薄膜。利用拉曼光谱和场发射扫描电子显微镜研究了薄膜的结构以及表面形貌,表明碳纳米球薄膜是由约2～3μm长、100nm宽的无定形碳纳米片相互缠绕、交织成球状而构成的。在高真空系统中测量了碳纳米球薄膜的场发射特性,结果表明,碳纳米球薄膜具有良好的场发射特性,阈值电场为3.1V/μm,当电场增加到10V/μm时,薄膜的场发射电流密度可达到60.7mA/cm2。通过三区域电场模型合理地解释了碳纳米球薄膜在低电场、中间电场和高电场区域的场发射特性。     

非晶碳/Mo_2C混合膜冷阴极FED发光显示

对Al2O3陶瓷衬底进行粒度为W20的金刚砂机械抛光,采用磁控溅射方法镀过渡层Mo,对其表面进行Nd∶YAG激光刻蚀处理。最后在微波等离子体增强化学汽相沉积(MPCVD)反应腔中在一定条件下沉积了薄膜,反应气体为CH4和H2。从样品的Raman谱可以看出薄膜有非晶碳成分。样品XRD谱线中有比较明显的晶态Mo2C衍射峰。所制备的样品为非晶碳/Mo2C混合结构薄膜。在高真空室中测量了样品的场发射特性,其开启场强为0.55V/μm,在1.8V/μm电场下测得样品的场发射电流密度为6.8mA/cm2。由样品CCD照片观察其发射特性可以看出,样品发射点密度随场强的增大而增加,发射点比较均匀。同时计算样品在2.2V/μm场强下样品发射点密度大于103/cm2。实验表明该薄膜是一种好的场致电子发射体。     

不锈钢衬底的预处理条件对碳纳米管薄膜场发射性能的影响

在不同预处理条件的不锈钢衬底上,利用微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)方法从甲烷和氢气的混合气体中沉积碳纳米管薄膜,并对其场发射性能进行了研究.实验发现,不锈钢衬底的机械抛光和酸洗,能降低碳纳米管膜的开启场强,增大它的发射电流密度.在场强为6.25V/μm时,衬底未处理样品的电流密度为1.2mA/cm2,而衬底抛光的样品和衬底抛光又酸洗的样品的电流密度分别达到3.2和2.75mA/cm2.衬底只需机械抛光,而不需要酸洗,就能改良碳纳米管膜的场发射性能.     

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...     

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.     

Electron Field Emission from Patterned Porous Silicon Film

Patterned porous silicon （PS） films were synthesised by using bydrogen ion implantation technique and typical electrochemical anodic etching method.The surface morphology and characteristics of the PS films were characterized by scanning electron microscopy （SEM）,X-ray diffraction（XRD）,and atomic force microscopy （AFM）.The efficient electron field emission with low turn-on field of about 3.5V/μm was obtained at current density of 0.1μA/cm^2.The electron field emission current density from the patterned PS films reached 1mA/cm^2 under and applied field of about 12.5V/μm.The experimental results show that the patterned PS films are of certain practical significance and are valuable for flat panel displays.     

Tungsten oxide nanostructures:controllable growth and field emission

正Non-fully oxidized tungsten oxide(WO_(3-x)) nanostructures with controllable morphology were fabricated by adjusting the gas pressure in chemical vapor deposition.The comparative field emission(FE) measurements showed that the obtained W_(18)O_(49) nanowires have excellent FE property.The turn-on field was 7.1 V/μm for 10μA/cm~2 and the observed highest current density was 4.05 mA/cm~2 at a field of 17.2 V/μm.Good electron emission reproducibility was also observed during thermal evaporation and desorption testing.     

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。     

Gated carbon nanotube emitter with low driving voltage

By approaching the counter electrode to the carbon nanotubes (CNT) emitter, remarkable reduction of the cathode operating voltage has been accomplished in the under-gate CNT cathode structure. The peak emission current density of 2.5 mA/cm/sup 2/, which is sufficient for high brightness CNT field emission display, was obtained at the cathode-to-gate voltage of 57 V when the CNT-to-counter electrode gap was 2.2 /spl mu/m. The gate current was less than 10% of the anode current. The CNT cathode with low driving voltage can help the cost-effective field emission display implemented.