碳纳米管场致发射显示器支撑墙配置的优化设计

采用梯度法对大屏幕碳纳米管场致发射显示器的支撑墙密度进行了优化设计.以支撑墙相邻间距、支撑墙的长度和宽度作为优化设计参数,预先设定的面板应力以及应变值作为目标函数,利用ANSYS有限元分析软件进行结构分析,其最佳分析结果变形值为0 487×10-5m,应力值为0 167×107Pa.为了验证分析结果,制作了一个12 7cm碳纳米管场致发射显示器样品,测量屏面板垂直方向的应变值,并与计算值对比分析,实验结果与计算分析结果吻合得较好.将优化结果与其他模拟结果比较对比可知,该优化方法能节约支撑墙制造成本30%以上,表明该优化设计方法对显示器支撑墙设计是有效的.该方法还适合其他真空器件及各种不同尺寸的真空显示器结构设计.     

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。     

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.     

Enhanced Field Emission from Printed Carbon Nanotubes by Hard Hairbrush

A method, the morphology of screen printed carbon nanotube pastes is modified using a hard hairbrush, is presented. In this way, the organic matrix material is preferentially removed. Compared to those untreated films, the turn-on electric field of the treated film decreases from 2.2V/μm to 1.6V/μm, while the total emission current of the treated increases from 0.6mA/cm2 to 3mA/cm2, and uniform emission site density image has also been observed.     

碳纳米管/纤维阴极场发射平板显示器研制

探索了从碳纳米管/纳米纤维（CNT/CNF）的制备到CNT/CNF阴极场发射平面显示器(c-FED)封装的工艺流程.用化学气相沉积方法,优化制备条件获得了纯度较高的CNT/CNF;以 CNT/CNF和低压荧光粉为原料,采用丝网印刷工艺制作显示器的阴极和阳极;采用类真空荧光显示器的封装工艺封装了c-FED样管.所研制的c-FED具有优良的场发射性能,较好的均匀性及发光密度,黄色荧光粉的c-FED在电场为 2.7 V/μm时的亮度可达600 cd/m².因该显示器使用普通玻璃作为阴阳极基板,整个工艺流程在大面积和实用化方面有很好的应用潜力.      

碳纳米管阴极场致发射的电场数值模拟

利用Visual FORTRAN语言,对碳纳米管阴极的外电势分布和电场强度分布进行了数值模拟．采用非等间距的网格划分对碳纳米管尖端附近进行细致的划分处理,并利用等参有限元方法进行了模拟计算．分析了碳纳米管尖端局部电场强度的增强效应和相邻碳纳米管之间的电场屏蔽现象．讨论了碳纳米管电场强度随管间距变化的关系以及碳纳米管尖端电场强度随半径变化的关系。     

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.     

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.     

基于丝网印刷大面积碳纳米管阴极场发射的研究

针对碳纳米管(CNT)阴极场发射均匀性这一关键难题，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(对于线长度大于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，在电场强度为2．5V／μm下，电流密度为35mA／mm^2，发光亮度为300cd／m^2，场发射电流稳定，其波动性小于4．5％．该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。     

Fabrication Research and Property of Enhanced Petaling Cold Cathode with Carbon Nanotube

With high effective screen-printing technique, a new triode field emission display (FED)with enhanced petaling cold cathode was fabricated. For enhancing the field emission performance,a series of improved measures was adopted in the fabrication course. Seen from the fabrication structure of enhanced petaling cold cathode,the bar conducting electrode and the petaling bottom electrode were fabricated with the sintered silver slurry on cathode glass faceplate. The luminescence image with green phosphor was displayed for the sealed enhanced petaling cold cathode FED. The measured results showed that the enhanced petaling cold cathode had good field emission performance. The enhanced petaling cold cathode FED possessed low turn-on electric-field of 1. 95 V /μm,large emission current of 1 389. 6 μA,and high luminance brightness of 1 520 cd /m2 .     

丝网印刷碳纳米管显示器驱动电路的研制

为解决采用丝网印刷技术制作的碳纳米管显示器件(CNT-FED)驱动电压高、亮度均匀性差的问题,设计并实现了电压控制的寻址与显示分离型的驱动电路.采用分离高压控制器件实现了行、列驱动电压波形,并利用反向高压控制暗像素点,不仅能满足丝网印刷CNT-FED 700~1 000 V的高压驱动要求,并且有效抑制了漏电流导致的串亮现象.在各行电路上设计了限流电阻,对场发射电流起到反馈作用,有效改善了亮度均匀性.该驱动电路成本低,且从电路角度提升了丝网印刷CNT-FED的亮度和发光均匀性.测试结果表明:由新电路驱动的CNT-FED可实现动画显示,峰值亮度可达到1 400 cd/m2.     

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.     

场发射用碳纳米管的研究

用直流电弧法制备出了可用于场发射的碳纳米管,其长度在0.5～1μm之间,管径约20～30nm,且大多数具有多层结构.研究发现,经超声分离的样品中有大量便于移植的一端封口的碳管.详细讨论了生长的工艺条件对碳管形貌的影响,给出了生长场发射用碳纳米管的优化工艺条件.     

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。     

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.     

碳纳米管电极对水溶液中苯酚的电化学氧化处理

制作了多壁碳纳米管电极,并将其应用于苯酚的氧化处理上．结果发现有很好的氧化峰出现在电位窗口内,峰电流在一定范围内与苯酚的浓度成良好的线性关系．长时间恒电位氧化实验表明,能克服传统碳电极的缺点,电极表面没有积垢,电极的重现性较好,可以逐渐将苯酚氧化．     

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．     

多壁碳纳米管修饰碳糊电极测定盐酸克伦特罗

研究了盐酸克伦特罗（CLB）在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上的电化学行为。结果发现,与裸碳糊电极相比,CLB在修饰电极上的电流响应明显增大,同时峰、峰电位差减小,测定灵敏度大为提高。在最佳实验条件下,该修饰电极测定CLB的线性范围为2.0×10-9-1.0×10-5mol.L-1,线性相关系数为0.9987（n=18）,检出限为7.0×10-10mol.L-1（3Sb）。对5.0×10-7mol.L-1的CLB平行测定10次的相对标准偏差为3.6%。此方法已用于模拟尿样及模拟兔血清中CLB含量的测定,加标回收率分别为100.8%与98.6%。     

两种场发射锥尖的制备工艺及电学特性分析

研究了倒金字塔填充型锥尖及正向刻蚀硅尖的制备方法，工艺及封装方法等，并分别测试了这两种场发射尖阵列的电子发射特性，分配表明倒金字塔填充型锥尖适用于制备高频器器件，正向刻蚀的硅尖适用于制备高速开关器件。