高温烧结和等离子轰击改善碳纳米管薄膜的场发射性能

针对丝网印刷碳纳米管(CNTs)薄膜阴极场发射能力差和寿命短等问题,提出了一种能有效改善其场发射性能的高温烧结和等离子轰击后处理方法.同其他方法相比,该方法避免了直接接触对CNTs膜体造成的机械损伤,能彻底清除CNTs薄膜表面的有机粘合剂,增强CNTs薄膜与衬底的接触,并且烧毁超长的CNTs尖端.场发射特性测试表明,经该方法处理的CNTs薄膜的开启场强为2.6 V/μm,电流密度在场强为9.0 v/μm时达到527×10-6A/cm2.场发射寿命测试显示,该方法处理的CNTs薄膜阴极经点亮200 min后电流密度基本没有衰减,波动也较小.该方法为改善丝网印刷CNTs薄膜阴极的场发射性能提供了一种可行的方案.     

丝网印刷ZnO纳米锥的浆料制备及场发射特性研究

针对现有的丝网印刷碳纳米管薄膜需要各种后处理工艺才能改善其场发射特性的问题,提出了一种不需任何后处理的丝网印刷ZnO纳米锥的浆料配制工艺.该工艺以羧甲基纤维素为制浆剂,以水为溶剂,所制备的ZnO纳米锥薄膜表面上的有机浆料已基本分解,ZnO纳米锥在高温下既不会弯曲也不会团聚,且成本低,工艺简单.场发射特性测试表明,ZnO纳米锥与制浆剂质量比为3∶5的薄膜在电流密度为0.01 A/m^2时,最低开启场强为2.25 V/μm,在4 V/μm场强下,阳极荧光粉的发光点亮度高且分布均匀.该工艺在ZnO纳米锥场发射显示器的制作中有很好的实际应用价值.     

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.     

钛基纳米金刚石涂层场发射阴极的工艺改进

钛基纳米金刚石涂层场发射阴极适于大面积制备,但原始工艺制备出的样品场发射性能较低.为提高样品的性能,对原始工艺进行了改进:首先,改变分散液成分,在原分散液中加入表面活性剂以改善金刚石纳米粉的分散效果;其次,改变真空热处理(HFCVD)系统的热丝结构使样品热处理时的温度场更加均匀;最后,在原工艺基础上增加表面处理环节,用射频氢等离子体对金刚石纳米粉涂层进行表面处理以降低样品的场发射阈值.经过工艺改进,样品的阈值场强由6.3 V/μm降低至1.9 V/μm,在17.6 V/μm场强下的场发射电流密度由56.1μA/cm2提高到61μA/cm2.     

氧化锌/银双层膜负反馈阴极电极的制备及性能研究

提出了一种可显著改善碳纳米管(CNTs)场致发射性能的ZnO/Ag双层膜负反馈阴极电极的制备方法.在条形银电极上溅射沉积一定厚度的Zn膜,经热氧化和湿法刻蚀制备成ZnO/Ag双层膜电极.同单层的Ag或氧化铟锡电极相比,该电极不仅具有足够的负反馈电阻(限流电阻)阻止CNTs场发射中过流的发生,而且降低了条形阴极电极的线性电阻,确保了场发射的均匀性.当溅射沉积Zn膜的厚度从40 nm增到120 nm时,热氧化形成的ZnO由孤岛状的颗粒变为连续体的薄膜,ZnO/Ag双层膜电极的表面光洁度比单层的Ag电极有很大的提高,负反馈电阻层的电阻增大,负反馈的能力增强.CNTs薄膜阴极场发射特性曲线证明,ZnO/Ag双层膜电极能明显降低场发射电流的波动,有效提高器件的稳定性和寿命.     

基底温度对氮化硼薄膜场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法, 真空室中充入高纯N_{2(99.99%)和高纯Ar（99.99%）的混合气体, 在n型（100）Si基底上沉积了六角氮化硼（h-BN）薄膜. 在超高真空（<10^-7 Pa）系统中测量了BN薄膜的场发射特性, 发现 沉积时基底温度对BN薄膜的场发射特性有很大影响. 基底温度为500 ℃时沉积的BN薄膜样品场发射特性要好于其他薄膜, 阈值电场为12 V/μm, 电场升到34 V/μm, 场发射电流为280 μA/cm². 所有样品的Fowler-Nordheim(F-N)曲线均近似为直线, 表明电子是通过 隧道效应穿透BN薄膜发射到真空的.}     

氮化硼薄膜的厚度对场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法, 在n型（100）Si基底上沉积了不同厚度（54~124 nm）的纳米氮化硼（BN）薄膜. 红外光谱分析表明, BN薄膜结构为六角BN（h-BN）相(1 380 cm^-1和780 cm^-1)结构. 在超高真空系统中测量了不 同膜厚的场发射特性, 发现阈值电压随着厚度的增加而增大. 厚度为54 nm的BN薄膜样品阈 值电场为10 V/μm, 当外加电场为23 V/μm时, 最高发射电流为240 μA/cm². BN薄膜场发射F-N曲线表明, 在外加电场作用下, 电子隧穿了BN薄膜表面势垒发射到真空.     

基底偏压对氮化硼薄膜场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法, 在n型（100）Si（0.008～0.02 Ω·m）基底上沉积了氮化 硼（BN）薄膜. 红外光谱分析表明, BN薄膜结构均为六角BN（h-BN）相. 在超高真空系统中 测量了BN薄膜的场发射特性, 发现BN薄膜的场发射特性与基底偏压关系很大, 阈值电场随基 底偏压的增加先增加后减小. 基底偏压为-140 V时BN薄膜样品场发射特性要好于其他样品, 阈值电场低于8 V/μm. F~N曲线表明, 在外加电场的作用下, 电子隧穿BN薄膜表面势垒发射 到真空.     

掺氮碳纳米管阵列的制备及其场发射特性

使用结构简单的单温炉设备,以二茂铁为碳源与催化剂,三聚氰胺为氮源在硅基底制备出了碳纳米管阵列。所得的碳纳米管为多壁结构,单根碳纳米管的平均直径为50nm,长度为15μm,有着很好的定向性。透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子谱(XPS)分析表明所得的碳纳米管是氮掺杂的。利用场发射显微镜研究了掺氮碳纳米管阵列的平面场发射特性,相应的开启场强为1.60V/μm,场发射图像表明了其有较高的场发射点密度。     

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.     

金刚石薄膜场致发射的研究

给出了以硅片和钼片作基底,在不同掺杂状态下的几种金刚石薄膜的发射特性和两种金刚石 薄膜的扫描电子显微镜照片及喇曼光谱.测试结果表明,掺杂后的金刚石薄膜的发射电流密 度可增大一个数量级.     

硅基场发射阴极材料研究进展

场发射显示技术在原理上具有多种优越性能,可能在未来平板显示技术中居主导地位。硅基场发射阴极易于与其周边驱动电路实现集成,因而更具有明显的开发前景。在综述硅基场发射阴极材料最新研究进展的基础上,就其所面临的问题、可能的解决方案和未来的发展趋势做出了评述。     

金刚石薄膜场致发射的研究

简要分析了 FED场发射显示器的工作原理 ,陈述了非晶金刚石薄膜特殊的优点后 ,对用金刚石薄膜制作场发射器的可行性进行了讨论 ;还介绍了利用金刚石薄膜和阳极选择的方法对Spindt FED作了改进 ,从而使平面 FED更容易实现。     

场发射显示器环境下不同置向碳纳米管的尖端电场强度计算

针对碳纳米管场发射显示器的实际工作环境,计算给出了碳纳米管在垂直、与垂直碳纳米管等长倾斜45°和与垂直碳纳米管等高倾斜45°放置3种情况下的空间电势分布和电场分布,数值计算表明在上述3种情况下的碳纳米管尖端表面附近的电场强度比值约为13:10:12。进一步分析说明在垂直和倾斜碳纳米管同时存在的情况下,要提高电子发射的均匀性,就必须提高倾斜碳纳米管的高度。     

二维、三维模型碳纳米管场发射场强计算的比较研究

在计算碳纳米管场发射显示器中电场强度时,为了提高计算效率,许多资料将三维空间的场发射简化为二维模型进行计算,为了比较分析使用二维模型和三维模型计算结果的差异,建立了二维模型单根碳纳米管、三维模型单根碳纳米管和单碳纳米墙3个模型,应用Ansoft Maxwell有限元数值仿真软件进行了仿真,计算结果表明:二维碳纳米管场发射模型的仿真结果代表的三维空间实际情况为碳纳米墙场发射,而不是真正的三维空间碳纳米管场发射。对于单根碳纳米管,用二维模型计算的碳纳米管尖端电场强度仅为三维空间碳纳米管尖端电场强度的1／4。     

场致发射三极管的结构模拟

以场致发射原理为基础，对场致发射三极管器件结构进行有限差分的模拟计算．在保持其它参数不变的条件下，改变尖锥曲率半径、栅孔半径，分析对电场强度、发射电流密度及电子轨迹的影响．针对电子注的发散问题，讨论双聚焦情况．     

低温淀积纳米非晶碳薄膜的场发射特性研究

以n型 ( 10 0 )Si为衬底 ,用CH4 和H2 作反应气体 ,在 150℃的衬底温度下淀积了非晶碳平面薄膜 .SEM照片和AFM均显示该薄膜具有很好的均匀性 ,非晶碳粒的尺寸为 90～ 10 0nm .喇曼谱分析表明 ,薄膜的主要成分为SP2 非晶碳 .对样品薄膜的不同区域进行了场发射特性的测试 ,各被测区域的场发射特性表现出很好的一致性 .在不同电压下进行了发光测试 .实验表明 ,样品薄膜的开启电场很低 ,约为 4V/ μm ,在 7V/ μm的电场下 ,场发射电流密度为 0 0 16A/cm2 ;用迭代法计算得薄膜的功函数为 0 65V .通过对样品的实际发射面积估算 ,得出发射点密度为 6× 10 4cm- 2 .     

Field Emission Characterization of 1D-Nanostructural ZnO Grown at Low Temperature

Ondeu-ctdio rmse nhsaivoen aaltt rwaicdteed b aan gdr-egaatp d neaaln oosft uartctteunrtialon se bmeiccaounse-of their remarkable physical and chemical properties[1 ,2].Amongthose properties ,the highaspect ratio of these materi-als makes them genuine can…     

场致发射阴极及其在行波管中的应用

场致发射阴极行波管是一种新型的具有竞争力的微波器件，场致发射阴极是场致发射阴极行波管的重要组成部分。文中分析了场致发射机理及其在行波管应用中的最新进展，并讨论了场致发射阴极行波管国内外开发研究现状及差距。