碳納米管的MPCVD制備工藝和溫度對其場發(fā)射性能的影響.pdf

1、陰極的電子發(fā)射性能很大程度上影響著真空微電子器件的整體性能，提高陰極的電子發(fā)射能力是提高真空微電子器件性能的有效手段。場致電子發(fā)射有很多獨特而優(yōu)異的性能，如無熱能耗散、無預熱時間和電子發(fā)射壽命長等，成為近些年來科學界研究的重點和熱點，有望取代熱陰極，成為主要的電子發(fā)射陰極。
　　碳納米管具有獨特而優(yōu)異的結(jié)構(gòu)和物理化學性能，被公認為場致電子發(fā)射的最佳材料之一。目前碳納米管場發(fā)射陣列的制備研究已經(jīng)取得了一定的進展，但生長的可控性差、場

2、發(fā)射電流密度較小和發(fā)射不穩(wěn)定仍然是限制其在電真空器件中取得實際應(yīng)用的主要問題。
　　本論文的主要內(nèi)容是場致電子發(fā)射性能優(yōu)秀的碳納米管的MPCVD制備工藝研究，從生長機理、制備工藝和測試表征等方面進行各種對比分析和實驗。實驗采用MPCVD技術(shù)，通過對各種制備工藝條件（如催化劑結(jié)構(gòu)、反應(yīng)氣壓、基底、預處理時間和生長時間等）的對比、分析和改進，制備出了直流場發(fā)射電流密度達106mA/cm2，管形結(jié)構(gòu)優(yōu)秀，整體定向性好，形貌分布均勻，場發(fā)

3、射性能穩(wěn)定的碳納米管，其獨特的樣品結(jié)構(gòu)和良好的場發(fā)射性能使其有望被實際應(yīng)用于電真空器件的陰極。
　　為了研究溫度變化對所制備的碳納米管的場發(fā)射性能的影響，對生長得到的碳納米管進行了熱場致電子發(fā)射測試實驗。得到的實驗值與理論值一致；對實驗結(jié)果進行分析，得到如下結(jié)論：所制備的碳納米管呈金屬性，隨著溫度升高，碳納米管場發(fā)射的開啟場逐漸降低；在溫度較低時，溫度變化對碳納米管場發(fā)射電流影響較小，當溫度升高到700℃以上時，場發(fā)射電流有明顯的