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本文是利用微波等离子体化学气相沉积的方法,在钛金属层上快速制备出由众多内部中空、外观呈锥形链状的碳纳米管组成的碳膜。通过扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱等仪器分析了碳纳米管的组成。在真空条件下,测量了碳纳米管链薄膜的场电子发射特性。用热动力学过程解释了锥形碳纳米链的生长机理。     

碳纳米管冷阴极材料制备及其场发射性能研究

在场发射显示器技术领域,碳纳米管被认为是目前最有前途的场发射冷阴极材料之一。碳纳米管具有低的场发射阈值电场,高的发射电流密度使它们比传统的热阴极材料以及其他的场发射冷阴极材料更适于实际的技术应用。介绍了碳纳米管的制备方法和场发射原理,并对碳纳米管的场发射性能研究进行了综合的评述。     

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.     

超纳米金刚石薄膜场发射特性的研究

超纳米金刚石(UNCD)是一种全新的纳米材料，具有许多独特性能。介绍了Si微尖和微尖阵列阴极沉积超纳米金刚石薄膜的工艺及其场发射特性。研究发现，适当的成核工艺和微波等离子体化学气相沉积工艺可在Si微尖上沉积一层光滑敷形的金刚石薄膜；沉积后阴极的电压-电流特性、发射电流的稳定性以及工作在氧气环境下的发射特性都获得明显提高。讨论了超纳米晶金刚石薄膜阴极的发射机理。     

分散定向碳纳米管阵列的制备及场发射性能

利用脉冲电化学沉积技术,以NiSO4·6H2O为电镀液在镀Cr硅基片上沉积低密度、直径在150nm左右的Ni催化剂颗粒,在此基础上,采用乙炔、氨气作为气源,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备分散定向的碳纳米管阵列。研究了等离子体预处理技术对纳米管制备的影响以及该阵列的场发射性能,证明低密度的碳纳米管阵列阴极能有效地降低场屏蔽效应,进而提高场发射性能,其场发射的开启电场强度约为2.39V/μm。     

两种微米金刚石聚晶颗粒薄膜的制备与场发射研究

采用微波等离子体化学气相沉积,在不同的沉积条件下得到两种微米金刚石颗粒薄膜,通过拉曼光谱仪和X射线仪分析了两种薄膜的成分,用扫描电子显微镜分析了两种薄膜的表面形貌,用二级结构的场发射装置研究了薄膜的场发射性能,最终分析并讨论了场发射性能优异的微米金刚石薄膜的特征。     

非晶碳/Mo2C混合膜的场发射特性

以镀有Mo过渡层的Al2O3衬底,在微波等离子体增强化学气相沉积系统中,制备了非晶碳/Mo2C混合结构薄膜,反应气体为CH4和H2.在高真空室中测量了样品场发射特性,开启场强为0.55 V/μm,在1.8 V/μm电场下样品的发射电流密度为6.8 mA/cm^2,发射点点密度大于103/cm^2.用SEM观察了表面形貌,Raman和XRD谱分析了薄膜的微观结构和成分.实验结果表明该薄膜是一种好的场致电子发射体.     

碳纳米管(CNT)场发射显示器的关键技术的研究

对碳纳米管阴极的制备以及场发射显示器的真空封装技术进行了研究.利用一种新的碳纳米管生长工艺制备出了具有优良场发射性能的碳纳米管阴极.并将这种直接生长的碳纳米管薄膜作为阴极,结合一种弹性封装工艺,开发了一种具有简单字符显示功能的场发射显示器.该显示器在较低的工作电压下就可获得高亮度的显示效果,并且器件的亮度与驱动电压成较好的线性关系,这将有利于未来的碳纳米管场发射显示器实现高亮度和多级灰度显示.器件的持续工作寿命测试已经超过5500小时,充分验证了碳纳米管作为场发射阴极的应用潜力.     

碳纳米管场发射冷阴极的低温制备及场发射性能

利用纳米银的低温熔接性和良好导电性,研究了以纳米银取代传统的有机粘结剂和导电银浆制备CNTs场发射冷阴极的新工艺.将CNTs、纳米银、粘性松油醇和有机溶剂混合研磨后涂敷在镀Cu玻璃基片上,250℃烧结30min后,纳米银颗粒之间互相熔接,将周围的CNTs粘结成为整体膜,形成了表面平整、导电性和场发射性能良好的CNTs阴极.测量了不同纳米银掺入量的CNTs阴极的场发射性能,结果表明:当CNTs:Ag质量比率为1:1时,CNTs阴极具有最好的场发射性能,阈值电场为4.9V/μm,当电场强度为5.7V/μm时,场发射电流密度为41mA/cm2.纳米银比例过大,烧结后CNTs被熔接的银膜覆盖,高电压时场发射电流明显下降,而纳米银掺入量太少则会导致CNTs阴极的附着力和导电性变差.     

碳纳米管场发射冷阴极的低温制备及场发射性能

利用纳米银的低温熔接性和良好导电性,研究了以纳米银取代传统的有机粘结剂和导电银浆制备CNTs场发射冷阴极的新工艺.将CNTs、纳米银、粘性松油醇和有机溶剂混合研磨后涂敷在镀Cu玻璃基片上,250℃烧结30min后,纳米银颗粒之间互相熔接,将周围的CNTs粘结成为整体膜,形成了表面平整、导电性和场发射性能良好的CNTs阴极.测量了不同纳米银掺入量的CNTs阴极的场发射性能,结果表明:当CNTs:Ag质量比率为1:1时,CNTs阴极具有最好的场发射性能,阈值电场为4.9V/μm,当电场强度为5.7V/μm时,场发射电流密度为41mA/cm2.纳米银比例过大,烧结后CNTs被熔接的银膜覆盖,高电压时场发射电流明显下降,而纳米银掺入量太少则会导致CNTs阴极的附着力和导电性变差.     

微米金刚石聚晶薄膜场发射点的研究

采用微波等离子化学气相沉积方法,以甲烷和氢气为反应气体,在镀有金属钛的陶瓷衬底上,制备了微米金刚石聚晶薄膜.利用扫描电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱对薄膜的化学组成、微观结构和表面形貌进行了表征.用二级结构的场发射仪和扫描隧道显微镜研究了薄膜的场发射性能,结果表明微米金刚石聚晶薄膜发射点主要来源于聚晶颗粒.进一步研究了单个聚晶颗粒表面不同区域的发射性能,发现多种因素对场发射的性能有影响.     

球状微米金刚石的制备过程及其场发射性能的研究

在纯平的陶瓷衬底上面,利用磁控溅射方法镀上一层金属钛。对金属钛层进行表面缺陷处理后,放入微波等离子体化学气相沉积腔中,利用正交实验方法制备出场发射性能最优的薄膜,通过扫描电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪等仪器,研究了薄膜的微观表面形态、结构组成等,得到了该薄膜是球状微米金刚石薄膜的结论。并进一步研究了最优场发射薄膜的发射机理。     

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。     

石英管型MWPCVD法制备的纳米针状结构碳膜的场发射特性

利用石英管型微波等离子体化学气相沉积装置,在Si基板上制备了具有纳米针状结构的碳膜。场发射特性测试表明,纳米针状结构碳膜具有良好的场发射特性,阈值电场为2.2V/μm,外加电场为9V/μm时,电流密度达到65mA/cm2。利用统计效应修改了Fowler-Nordheim(F-N)模型,成功地解释了在低电场区域的场发射机理。但是利用修改的F-N模型,不能解释高电场区域的电流密度的饱和现象,这将有待于进一步研究。     

利用正交实验制备金刚石薄膜及其场发射的研究

场发射阴极金刚石薄膜的制备方法有很多,本文是利用微波等离子化学气相沉积的方法制备薄膜,文中详细介绍了正交分解法实验制备金刚石薄膜的过程。并对薄膜进行扫描电镜、拉曼光谱、X射线实验,分析了其形貌与结构;用场发射二级结构研究薄膜的场发射性能,简单分析了金刚石薄膜的成因和场发射的性能。     

碳纳米管薄膜的电泳沉积与场发射性能

采用电泳法在Si基片上沉积碳纳米管(CNTs)薄膜。研究了电泳极间距、电泳时间及电泳电压等对沉积的薄膜形貌结构与场发射性能的影响。SEM、高倍光学显微镜和场发射性能测试结果表明,保持阴阳极间距为2cm,在100V的直流电压下电泳2min所获得的CNTs薄膜均匀、连续、致密且具有最好的场发射性能,其开启电场强度仅为1.19V/μm,当外加电场强度为2.83V/μm时,所获得的最大发射电流密度可达14.23×10–3A/cm2。     

酞菁裂解法制备定向碳纳米管阵列及其场发射性能研究

碳纳米管作为一种新型的光电材料有着广泛的应用,可用于平板显示器中的电子发射器件。定向碳纳米管阵列是碳纳米管的一种取向形态,具有其独特的性质。与缠绕无序的碳纳米管相比,定向碳纳米管更易分散、测量和应用。文章在低压条件下采用酞菁铁高温裂解法,在800～1000℃,以石英玻璃为基底,制备了大面积高度定向的碳纳米管。通过SEM和TEM对定向碳纳米管的结构进行分析。结果表明该法制备的碳纳米管长20μm,管径40～70nm,为竹节状结构的多壁碳纳米管。实验中发现系统真空度和生长温度都对定向碳纳米管生长有影响。通过对该碳纳米管进行场发射测试,结果表明此定向碳纳米管的开启电压仅为0.67V.μm-1(I=1μA),阈值电压为2.5V.μm-1,具有良好的场发射性能。     

提高微米金刚石聚晶薄膜的场发射点密度研究

利用微波等离子化学气相沉积的方法,制备出微米金刚石聚晶颗粒薄膜,通过扫描电镜、拉曼光谱、X射线实验,分析了薄膜的形貌与结构,用场发射二级结构研究薄膜的场发射性能.研究了微米金刚石聚晶薄膜的产生的机理,调整制备过程中的参数来增加聚晶颗粒的密度,提高场发射点的密度,为制备大面积、均匀的场发射阴极打下基础.     

HfC涂覆碳纳米管增强场发射性能研究

利用PECVD方法在硅衬底卜生长碳纳米管薄膜，然后采用IBAD方法在薄膜上沉积5nm的Hf，在高温下退火后在表面形成HfC。研究了经过HfC处理前后碳纳米管膜的场发射性能，结果表明经过HfC处理后碳纳米管膜的场发射性能得到明显改善，并对提高碳纳米管场发射性能的机理进行了探讨。此方法为提高碳纳米管场发射性能提供了一种新的思路。     

大电流密度碳纳米管阴极的生长及场发射性能研究

研究了碳纳米管作为大电流密度场发射阴极的CVD生长情况与场发射性能。结果表明,通过CVD生长的碳纳米臂的直径与催化剂颗粒的直径相近,其生长方向是随机的。根据薄膜厚度与催化剂颗粒的关系,认为通过控制催化剂薄膜的厚度可能会达到调节碳纳米管直径的目的。在实验中获得的碳纳米管具备了良好的场发射性能,在直径为0．13mm的圆形面积上获得的碳纳米管场发射平均电流密度达到1．28A／cm^2。