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碳纳米管(CNTs)具有低的阈值电场和高的发射电流密度,是一种性能优良的冷阴极材料,在平面显示领域具有潜在的应用价值.根据显示器件的特性,详细论述了CNTs冷阴极材料的场发射特性以及各种因素包括CNTs的定向性、层结构、几何特征、阵列密度、系统真空度以及CNTs与基底材料之间的键合等对场发射性能的影响;介绍了图形化CNTs冷阴极的常用制作工艺;对目前存在的问题进行了分析.

关键词: 碳纳米管 , 薄膜 , 场发射特性 , 冷阴极

基于氧化锌纳米线表面传导场发射阴极的研究

张永爱 , 林金阳 , 吴朝兴 , 郑泳 , 林志贤 , 郭太良

功能材料

利用热蒸发和丝网印刷技术在玻璃基底上成功制备了氧化锌纳米线表面传导场发射阴极阵列,并测试其场发射性能。扫描电镜表明,在氩气和氧气流量分别为60和1mL/min,反应温度550℃保温30min条件下制备的氧化锌纳米线均匀垂直生长在玻璃基底上,直径大约在80～200nm,长度〉7μm。场发射测试表明,在阳压2000V和阴阳间距为500μm时,ZnO纳米线表面传导场发射阴极的开启电压为70V;在栅压为96V时,电子发射效率为26.2%,高于传统报道的表面传导电子发射器件,在经过80min的老练后发射接近稳定,平均发射电流接近135μA,表明ZnO纳米线表面传导场发射阴极有着稳定高效的场发射性能。

关键词: 氧化锌 , 表面传导场发射 , 热蒸发 , 丝网印刷 , 场发射特性

大面积印刷纳米金刚石薄膜的场致发射的研究

张秀霞 , 朱长纯

功能材料

研制了特定比例的纳米金刚石浆料,采用了丝网印刷工艺在石墨衬底上大面积印制了纳米金刚石场发射薄膜,实验探索了石墨衬底纳米金刚石薄膜的烧结工艺和后处理过程,利用扫描电镜(SEM)观察了纳米金刚石膜的表面形貌,经后处理的薄膜中纳米金刚石露出薄膜表面,纳米金刚石的棱角是天然的发射体.采用本课题组研制的多功能场发射测试台在10-6Pa的真空条件下进行了场发射特性的测试,结果发现石墨上低成本大面积印刷的纳米金刚石薄膜具有均匀稳定的场发射特性,作为电子器件的理想冷阴极发射,可在宇宙飞船、原子反应堆等恶劣条件下工作的平面显示器中得到应用.

关键词: 纳米金刚石薄膜 , 场发射特性 , 丝网印刷 , 大面积石墨衬底

碳纳米管/二氧化硅复合材料制备及场发射特性研究

欧阳海东 , 赵艳珩 , 王挥 , 曾葆青

材料导报

采用溶胶-凝胶法制备了碳纳米管/二氧化硅复合材料,并对复合材料的场发射特性进行了研究,结果表明:复合材料有很好的场发射特性,含有10%(质量分数)CNTs的复合材料开启场较低(0.98V/μm).研究了用稀HF溶液处理复合材料表面后场发射性能,发现场发射性能明显改善,开启场由0.98V/μm下降到0.73V/μm,发射电流为1mA/cm2时的电场由2.1V/μm下降到1.0V/μm.研究表明碳纳米管/二氧化硅复合材料非常适用于场发射平面显示器中的阴极.

关键词: 碳纳米管 , 复合材料 , 场发射特性 , 表面处理

MWCNT/ZnO纳米线复合阴极薄膜的场发射特性

李昕 , 于湛武 , 贺永宁 , 刘卫华 , 朱长纯

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2008.01.041

实验提出以多壁碳纳米管(MWCNT)/ZnO纳米线复合材料作为场发射阴极薄膜,研究其图形化制备工艺以及其场发射特性.用丝网印刷工艺制备图形化MWCNT/ZnO纳米线复合阴极薄膜,实验获得合适的浆料配比以及适合的烘烤和烧结温度.对MWCNT/ZnO纳米线样品进行SEM分析和场发射特性测试,发现图形化阴极设计提高了场发射电流,并且改善场发射发光均匀度;材料组分的低维化明显降低场发射开启电压;加电老练处理有效改善场发射特性.

关键词: 多壁碳纳米管 , ZnO纳米线 , 丝网印刷 , 场发射特性

碳纳米管压力传感器研究进展

张锦文 , 李伟

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2011.03.004

碳纳米管因其独特而优异的电学、力学、热学、化学及电子特性等在很多领域上展现应用的潜力,而近年来碳纳米管在压力传感器方面的应用成为研究热点之一.本文综述了碳纳米管压力传感器的基本原理以及研究进展,并对不同类型的碳纳米管压力传感器进行了比较.

关键词: 碳纳米管 , 压力传感器 , 压阻特性 , 场发射特性 , 温敏特性

沉积气压对氮化硼薄膜场发射特性的影响

李卫青

液晶与显示 doi:10.3969/j.issn.1007-2780.2008.03.018

利用等离子体增强脉冲激光沉积系统,在n型Si(100)基底上沉积了不同沉积气压下的纳米BN薄膜,利用红外光谱(FTIR)对BN薄膜进行了表征.通过原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌.在超高真空(＜5.0×10-7 Pa)情况下测量了薄膜的场致发射特性.实验结果表明,沉积气压对BN薄膜的场发射特性影响很大.BN薄膜的阈值电场随着沉积气压的升高而升高,发射极限电流随着沉积气压的升高而较小,但耐压特性提高.沉积气压为2 Pa时沉积的BN薄膜的场发射的阈值电场最低,为12 V/μm,当电场升高到27 V/μm时,场发射电流密度为140.6 μA/cm2;当沉积气压升高到5 Pa时,阈值电场升高为26 V/μm,当电场升高到59 V/μm时,发射电流密度为187.5 μA/cm2;沉积气压升高到15 Pa时的样品的阈值电场已经高达51 V/μm.所有BN薄膜的F-N曲线都符合F-N理论,表明电子发射是通过隧穿表面势垒完成的.

关键词: 射频等离子体 , 氮化硼薄膜 , 场发射特性 , 阈值电场

电泳电压对碳纳米管沉积薄膜及阴极场发射特性影响

梅山孩 , 冯涛 , 孙卓 , 林丽锋

液晶与显示 doi:10.3969/j.issn.1007-2780.2008.04.017

电泳法是制作碳纳米管冷阴极的重要方法.电泳电压是电泳过程中的重要参数,不同电压会影响阴极沉积的厚度和效率、形貌结构及场发射特性.实验对比研究和机理分析认为,电压在20～30 V区间内较易获得良好的碳纳米管场发射冷阴极.针对电泳边缘增厚效应,提出减小电场强度边缘效应方法.

关键词: 碳纳米管 , 场发射特性 , 电泳法 , 电压

热CVD法制备的碳纳米管线阵列的场发射特性

曹连振 , 蒋红 , 宋航 , 李志明 , 赵海峰 , 吕文辉 , 刘霞 , 郭万国 , 阎大伟 , 孙晓娟 , 缪国庆

液晶与显示 doi:10.3969/j.issn.1007-2780.2009.01.009

采用半导体光刻技术在硅衬底上获得图形化掩膜,然后用热化学气相淀积(T-CVD)的方法制备了图形化的碳纳米管线阵列,用扫描电镜和拉曼光谱仪对碳纳米管进行了表征.研究了图形化碳纳米管线阵列的场发射特性,并与无图形化处理的碳纳米管薄膜样品的场发射特性进行了比较.当发射电流密度达到10 μA/cm2时,无图形化处理的碳纳米管薄膜、10 μm碳纳米管线阵列以及2 μm碳纳米管线阵列样品的开启电场分别为3 V/μm、2.1 V/μm和1.7 V/μm;而当电场强度达3.67 V/μm时,相应的电流密度分别为2.57 mA/cm2、4.65 mA/cm2和7.87 mA/cm2. 实验结果表明,图形化处理后的碳纳米管作为场发射体,其场发射特性得到了明显的改善.对改善的原因进行了分析和讨论.

关键词: 碳纳米管 , 线阵列 , 热化学气相淀积 , 场发射特性