镓掺杂碳纳米管场发射性能的研究

采用催化热解方法制备出镓掺杂碳纳米管,并利用丝网印刷工艺将其制备成纳米管薄膜.扫描电子显微镜观察表明,纳米管直径在20~50 nm之间.对此薄膜进行低场致电子发射测试表明,其场发射性能优于同样条件下未掺杂时的碳纳米管、碳氮纳米管和硼碳氮纳米管.当外加电场为1.1 V/μm,发射电流密度为50μA/cm2;当外电场增加到2.6 V/μm时,发射电子密度达到5 000μA/cm2.对其场发射机理进行探讨.     

氟掺杂对碳纳米管场发射特性的影响

首先建立有限长两端开口、一端封闭、两端封闭的(5,5)型单壁碳纳米管的分子模型,采用原子替代方法得到氟掺杂结构.在此基础上,利用基于局域密度泛函理论的第一原理方法对其进行几何结构优化,再计算其结合能、费米能级和电子态密度等,从而讨论氟掺杂对三种碳纳米管场发射特性的影响.计算结果表明,掺氟后三种碳纳米管的费米能级明显升高,其中一端封闭的单壁碳纳米管的费米能级成线性增大,两端封闭的单壁碳纳米管的费米能级升幅最大,且费米能级处的电子态密度较高,说明两端封闭和一端封闭的单壁碳纳米管经氟掺杂后比两端开口的单壁碳纳米管将在场发射上有着更好的应用前景.     

取向碳纳米管膜的大面积制备及其场发射性能的研究

利用热丝增强化学气相沉积法 ,在镀Ni的Si基片上成功地生长大面积取向碳纳米管膜 ,并研究了其场发射性质。研究表明 ,碳纳米管膜的场发射Fowler Nordheim曲线上存在一转折点Es(“饱和”场强 ) ,低场区域 (E Es)区域。实验证实 ,低场区域的场放大系数 β与极间距d成正比 ,Es 与极间距d成反比 ,它们可用双区域场模型唯像地解释。讨论了高场区域场发射电流“饱和”(变化趋缓 )的可能机制     

碳纳米管场发射显示器及其全印刷制造技术

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,提出了用于制造碳纳米管场发射显示器的全印刷制造技术,即采用丝网印刷工艺制备CNT-FED器件内部包括各电极图形、碳纳米管阵列、荧光粉点阵和绝缘支撑层在内的所有结构.同现有的CNT-FED制造技术相比,全印刷技术具有操作简单、成本低廉的优点.采用新技术制造了对角线为14 cm的可矩阵寻址的二极结构CNT-FED,分辨率为160×120像素点阵.该器件在220 V电压下可达到1×104cd/m2的高亮度,工作电压降低到200 V以内,已经可以用现有等离子体显示屏的驱动集成电路来实现控制.     

不锈钢衬底碳纳米管薄膜的场发射特性

不需要添加任何催化剂,直接在含有少量Ni和Cr成分的不锈钢衬底上,用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法沉积碳纳米管薄膜.在SEM下观察,生成的碳纳米管取向无序,但浓度大、杂质含量少、直径小且分布均匀,其直径在50～60 nm,为多壁碳纳米管.Raman光谱实验证实了此碳纳米管中存在大量缺陷.场发射实验表明,本样品的开启电压低,电子发射均匀,发射电流大.当用ITO玻璃作阳极且场强为11 V/μm时,电流密度可达到31 mA/cm2;当用荧光粉包覆的ITO玻璃作阳极且场强为6 V/μm时,电流密度可达到1.25 mA/cm2,这时的电子可稳定发射,使该样品变成良好的电子发射体.     

组装方法对钨针尖上碳纳米管场发射特性的影响

要实现碳纳米管优异的场发射性能,或者在基体上直接生长碳纳米管,或者把碳纳米管组装到某一基体上。主要讨论了物理组装和化学组装两种组装方法并分析了这两种组装方法对碳纳米管场发射特性的影响。     

真空度对碳纳米管场发射显示器的影响研究

建立了碳纳米管场发射环境下电子与气体碰撞的数理模型。通过实验观察和理论分析说明：碳纳米管场发射显示器在常规阴阳极间距下。在不同真空度下的显示均为电子轰击荧光粉发光所致，在低真空度下也无气体放电产生紫外光致荧光粉发光；当真空度太低时，气体电离会降低实际加在阴阳极间的电压，致使电子无法发射。通过电子与气体分子的碰撞频率计算可以说明，用气体压力与阴阳极间距的乘积作为标准衡量气体对场发射的影响比仅用真空度来衡量更为合理。场发射显示器阴阳极间距越大，对真空度的要求越高。     

高亮度碳纳米管背光源的制备及特性研究

利用酸化及球磨工艺对碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)进行表面改性及分散处理,通过丝网印刷技术制备碳纳米管阴极并真空封装碳纳米管背光源原型器件.透射电镜(TEM)及扫描电镜(SEM)分析表明,酸化及球磨处理后的碳纳米管表面产生管壁缺陷并分散均匀,有利于改善碳纳米管场发射性能.通过器件性能测试,亮度高达到5 000 cd·m-2,稳定发射35 h,发射电流无明显衰减.     

碳纳米管阴极场发射平板显示器的真空封装

通过采用传统的网版漏印工艺和低熔点玻璃焊料封接技术,实现了场发射显示器真空平板封装,这种封装稳定、可靠且成本低廉,同时,配套的弹性阴极装配技术,可以方便地对不同材料的阴极进行组装,形成二极管结构的场发射平板显示器,弹性装配技术 具有通过拼接得到大面积阴极的潜力,采用这套技术,已经研制出碳纳米管阴极场发射显示器样品。     

新型圆柱结构的场发射碳纳米管发光管

设计了一种新型结构的场发射碳纳米管发光管，采用热解法直接生长在钨丝上的碳纳米管作为发光管阴极，获得了新的碳纳米管生长工艺．扫描电子显微镜的表面形貌分析表明，钨丝上碳纳米管的顶端有许多分叉．在常温且真空度为10-4Pa的条件下，测试了钨丝上碳纳米管的电流-电压发射特性，测得开启电场强度为1．25V／μm左右．当电场强度为2．0V／μm时，电流密度可迭320A／m^2．测试了发光管的发光特性，当电压为300V时，亮度可达1600cd／m^2．这种低成本、低耗能、高亮度的新结构碳纳米管发光管，有效地提高了场发射效率和发光亮度，可用于交通指示和大屏幕显示器．     

用机械破碎方法提高印刷碳纳米管薄膜的场发射性能

提出了一种可显著改善丝网印刷碳纳米管(CNTs)薄膜场发射特性的后处理方法,用机械压力通过隔离层对附着于CNTs表面的无机物进行原位破碎,并用高速气流清洁薄膜表面.同其他方法相比,机械破碎方法既不会在处理后的阴极表面留下残留物,也不会使薄膜受损.场发射特性测试表明,与未处理薄膜相比,经过处理的CNTs薄膜的开启场强从2.7V/μm降低到1.7V/μm,同样面积的薄膜(印刷面积为40mm×40mm)在4.2V/μm场强下的发射电流由70μA提高到了950μA,说明机械破碎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.     

Ni颗粒对碳纳米管场致电子发射的影响

根据Fowler-Nordheim的场致电子发射机制建立了顶端被催化剂Ni颗粒封闭的碳纳米管场致电子发射模型.利用该模型分析了Ni颗粒被移去前后碳纳米管场致电子发射性能的差异.分析结果表明Ni颗粒被移去前后碳纳米管场致电子发射性能的差异主要起源于碳纳米管顶端处电场强度的不同.     

碳化硅薄膜制备及其场发射特性

采用热丝化学气相沉积法在Si（111）、Ti（101）衬底上制备了SiC薄膜,并利用X射线衍射和傅里叶变换红外吸收光谱（FTIR）对薄膜的结构、成分及化学键合状态进行了分析．XRD结果表明,制备的SiC薄膜呈现3C-SiC结晶相,有很好的择优取向性．HIR谱显示,薄膜的吸收特性主要为Si-C键的吸收,其吸收峰为804．95cm^-1．从原子力显微镜对SiC薄膜表面形貌的测试分析可以看出,样品表面呈规则精细颗粒状结构且薄膜结构致密．此外,在高真空系统中（6．0×10^-4Pa）对生长的SiC薄膜进行场敛发射特性测试,结果表明生长的SiC薄膜具有场致发射特性：样品的开启电压为82．1V／μm,最大电流密度为631．5μA／cm^2．     

Low Cost Fabrication of Parallel Grid Electrode Group for Carbon Nanotube Field Emission Display

Based on simple screen printing technique,the parallel grid electrode group was developed. One grid electrode included the left and the right branch electrodes,which were formed with the solidified silver slurry on grid substrate. Under one anode pixel,the left and the right branch electrodes would control respectively the electron emission of two independent carbon nanotube （CNT） field emitters on the same cathode electrode. With the parallel grid electrode group, the capacitance effect between grid-cathode electrodes would be reduced due to the decreased grid electrode fabrication area. And the service life of field emission display （FED） could be prolonged owing to the existence of spare branch electrode. Using CNT as field emitter,the FED with parallel grid electrode group was fabricated,which possessed better grid control performance, high luminescence image brightness, and low fabrication cost. The turn-on electric-field was 2. 13 V /mm and the maximum field emission current had reached 1 506. 2 mA.     

镍基纳米碳管薄膜冷阴极场致发射特性及失效行为

对镍基纳米碳管薄膜冷阴极场致发射特性进行了多次反复的测量,发现了该材料在特定条件下会发生失效行为,并对此现象进行了初步的分析.     

优化催化剂密度改善碳纳米管薄膜纯度与场发射特性

对涂敷有不同浓度催化剂的硅基生长出的碳纳米管薄膜的生长状况和特性进行了研究，并且获得了催化剂的优化浓度，在基底上涂敷氢氧化铁溶胶从而引入催化剂颗粒，用低压化学气相沉积法生长出碳纳米管薄膜，工艺表明，碳纳米管薄膜的生长状况受到催化剂密度的影响，当密度太高时，碳纳米管薄膜的尖端效应不明显，且杂质含量较高；当密度太低时，无法生长出均匀的碳纳米管薄膜，扫描电镜分析和场发射特性测试表明，涂敷有优化浓度的催化剂生长出的碳纳米管薄膜，具有更明显的尖端效应，更高的纯度，阈值电压降到95V，透射电镜观察到的碳纳米管直径为10-100nm。     

化学气相沉积法制备碳纳米管及场发射性质的研究

讨论了化学气相沉积法制备碳纳米管的方法及过程,通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)发现制备的碳纳米管的外直径在30-100nm之间;在10-5Pa高真空的条件下测定了碳纳米管薄膜的场发射性质,并比较了样品的老炼过程对场发射性质的影响.