镍基碳纳米管薄膜场致发射电流的实验测定

在不同表面宏观电场下对定向生长于镍片上的碳纳米管膜的场致发射电流密度进行了测定，被测样品是在作者提供的纯镍基片上由美国Xintek公司加工，测试条件为：发射窗口直径3mm，平行板电极系统极间的距离0．4～1．0mm，可微调，测试电压0～1000V。在相同实验条件下，多次测量电场强度与发射电流密度的关系及其稳定性。在距离不变及中等工作电压的情况下，测定了样品连续工作及反复间断工作时场致发射电流的稳定性。将测量结果分别与美国公司公布的资料及作者两年前对西安交通大学所提供的硅基片碳纳米管所做的测定结果进行了对比，依据对本次样品的测量数据建立了相应的j-E关系曲线的数学拟合函数表达式，为用本次样品设计制造碳纳米管冷阴极X线管做了准备。     

基于PECVD的碳纳米管生长及其场致发射特性

采用等离子体增强化学气相沉积方法,以Ni作为催化剂实现碳纳米管阵列定区域单根分立生长.扫描电子显微镜分析结果表面,碳纳米管呈现笔直生长,生长速率大于500 nm/min,长度和直径比较均匀,且具有高度的定向性,排列整齐并垂直于基底.透射电子显微镜分析结果显示,生长的碳纳米管表现典型的多壁碳纳米管结构特征,并且晶格缺陷非常少.在高真空系统中对生长的碳纳米管阵列进行场致发射特性测试,结果表明生长的碳纳米管发射阵列具有很好的场致发射特性,最大电流密度大于1 A/cm^2.老炼试验显示生长的碳纳米管阵列场致发射特性具有良好的稳定性.紫外光子谱线法测试结果表明,生长的碳纳米管的功函数为4.96 eV,由此计算出碳纳米管阵列相对应的场增强因子大于1100.本文的研究结果提供了一种简单的可实现大面积和规模化的基于碳纳米管场致发射阴极的制备途径.     

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.     

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。     

外电场与镜像电荷对碳纳米管场致发射的影响

在Fowler-Nordheim理论基础上,首先,引入两个参数口和口描述碳纳米管与无限大金属平面的偏离以及碳纳米管尖端电荷分布不均匀性等因数对场致发射的影响,并对不同的权重因子η1≡β／α进行了数值分析。结果表明,势垒结构与η1有关,而镜像电荷和外电场可以使表面势垒高度降低,宽度变窄。其次,用第一类和第二类全椭圆积分严格地给出了场致发射几率。以碳纳米管场致发射为例,选择电子能量为-3.50eV,外场强度为10^3V／μm,权重因子为10^-4,可得电子穿透系数为7．0×10^-14;选择管间距为2．5μm,可得平板阵列场致发射电流密度为43．2A／cm^2。     

分段圆型碳纳米管阴极结构的三极FED制作

利用钠钙平板玻璃形成阴极板;结合丝网印刷技术在阴极板上制作了分段圆型碳纳米管阴极结构。烧结固化的银浆层用于分别构成矩形底电极和圆型底电极,其良好的导电性能确保阴极电势能够被顺利传导给碳纳米管。对矩形底电极采取了分段条形电极形式,多个分段条形电极整体排列在阴极板表面,形成分段条形电极矩阵,改进的矩形底电极能够有效降低整体显示器的无效电压降;而制作的圆型碳纳米管层和圆型底电极用于提高碳纳米管的场发射性能。结合分段圆型碳纳米管阴极,研制了三极结构的场致发射显示器。该显示器具有良好的场致发射特性和高的图像发光亮度,能够正确显示简单的字符图像,其开启场强为2.16 V/μm。     

全密封超薄碳纳米管玻璃平板字符显示器件制造工艺的初步探讨

利用自制的场助热丝化学气相沉积设备，在不锈钢电极的部分选取表面上，摸索出了直接生长碳纳米管（CNT’s）勿须涂敷催化剂的新方法。利用得到的高定向多壁碳纳米管薄膜，研究出一种制造大面积实用碳纳米管阵列场发射（CNT’s／FEA）阴极的新方法。经真空条件下的发射特性测量及SEM等检测手段肯定了这种CNT’s／FEA阴极的实用性。从工艺流程角度出发，初步探讨了静态工作制式下，采用碳纳米管做电极后，实现一种全密封超薄碳纳米管玻璃真空字符（或图像）显示器件的可能性。10多只封离管共显示过3种类型的字型（图像），全部管厚仅为2．7mm。实验结果不仅提供了一种碳纳米管阴极在玻璃真空平板型器件内应用的方法，也摸索出了一条实现小尺寸双色（或多色）字符（图像）静态（或动态）显示的廉价、节能途径。     

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.     

反应溅射CN薄膜的场发射特性

利用反应射频溅射方法在硅单晶衬底上沉积碳氮(CN)薄膜. 原子力显微镜（AFM）研究结果表明，CN薄膜表面覆盖有纳米CN锥状物，所制备的CN薄膜具有良好的场发射特性，最大发射电流密度达到～10mA/cm2，并且未出现电流饱和现象. 薄膜表面的CN纳米锥有利于薄膜的场发射，重复测量结果表明，CN薄膜的发射特性得到改善和提高.     

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。     

真空微电子器件应用研究

本文叙述了场致发射的机理及几种不同类型场致发射阴极的特点,并对场致发射技术在真空微电子器件方面的应用进行了分析.     

Fowler－Nordheim公式用于实际场发射体的修正

Ｆｏｗｌｅｒ－Ｎｏｒｄｈｅｉｍ公式是一个在理想条件下推导的计算场致发射电流的公式。对场发射体的实验测量表明：实测结果往往比根据Ｆｏｗｌｅｒ－Ｎｏｒｄｈｅｉｍ公式计算的结果大很多，说明这一理想化了的公式应用于实际场发射体时，必须给予修正。本文讨论了产生这一问题的原因，并提出了合理的定量修正方法。     

一代前景诱人的新型器件——真空微电子管

描述了真空微电子器件的发展概况，特别对场发射阵列的结构设计进展、微波用场发射阵列研究、低压场发射阵列研究以及场发射平板显示器的现状进行了全面阐述。     

用于大面积显示的低成本纳米管场发射显示器

我们验证了一个显示视频图像的阴极阵列,它基于6in对角线、QVGA分辨率的碳纳米管,采用了简单的低成本器件结构。该纳米管是利用选择性化学汽相沉积法生长在特定位置上的,对净化阴极具有良好的可控性。该器件结构只需要三个低分辩率的掩膜工序,开关电压为50V。此外,我们的器件设计为较长的显示寿命创造了条件。在一个较小的全熔接密封的试验显示器上,我们已经记录了超过3000小时的寿命,而电流仅下降了20%。     

真空微电子学的研究与发展

本文系统介绍了近年来真空微电子不的研究内容，达到的水平和亟待解决的问题，包括真空微电子器件的基本结构，场发射列，微尖结构物理，新材料和新器的探索以及真空微电子学的主要应用。     

硅场致发射理论模型

本文讨论影响硅场致发射的因素，以及建立硅场发射理论应考虑的问题。     

用场发射显微镜测量单壁碳纳米管的逸出功

该文利用场发射显微镜对单壁碳纳米管的逸出功进行了研究和测量。未进行加热除气的单壁碳纳米管的表面吸附大量气体,此时测量的逸出功不是清洁表面单壁碳纳米管的逸出功。实验首先加热除气得到单壁碳纳米管的场发射清洁像,然后利用场发射显微镜测量I-V曲线,得到Fowler-Nordheim直线斜率;再利用透射电镜观测单壁碳纳米管微束形貌像,测量管束半径,通过三种公式估算比例因子,最后计算得到单壁碳纳米管的逸出功。     

ATM技术和商用进展态势

在未来的宽带网络中，ＡＴＭ是强有力的接入，交换，选路和进行端到端管理的工具。本文从ＡＴＭ标准化进程、存在的问题、现场试验和初期的商用情况等方面介绍了ＡＴＭ的进展态势。     

近场条件下散射计的绝对定标

在推导散射计定标公式的基础上,本文分析了远区条件对于雷达散射计绝对定标的意义,通过引入有效雷达散射截面的概念,将入射波前球面弯曲和波束限制引超照射不均匀以及接收天线增益的变化等效为目标雷达散射截面的变化。