納米碳管場致發(fā)射的研究.pdf

1、納米碳管具有優(yōu)良的電學性質(zhì),可以作為優(yōu)異的場致發(fā)射體材料.隨著真空微電子學和場致發(fā)射技術(shù)的發(fā)展,納米碳管可能繼金屬和金剛石發(fā)射體,成為冷陰極場致發(fā)射器件中主要的陰極發(fā)射材料.電化學陽極氧化法是一種方便、廉價而獨特的制備納米結(jié)構(gòu)的方法.該論文采用電化學陽極氧化法分別制備了多孔氧化鋁薄膜和多孔硅薄膜,利用交流電化學法和真空蒸發(fā)方式分別在多孔材料的孔道內(nèi)沉積了Fe/Ni催化劑顆粒,然后采用熱化學氣相沉積法在700℃催化裂解乙炔分子制備了多壁納

2、米碳管陣列,用掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)觀察分析了樣品的表面形貌.氧化鋁膜由底部的阻擋層和上部的多孔層構(gòu)成,其多孔層由密集排布的六角棱柱形孔構(gòu)成,孔彼此間平行,與樣品表面垂直,孔徑范圍為50mn-200mn;多孔硅是由許多沿垂直于表面方向延伸的柱形孔構(gòu)成,多孔硅的孔徑范圍在1-4μm.分析表明,采用熱CVD制備的納米碳管由于納米碳管的生長具有明顯的催化選擇性和模板孔道的限制作用,其管徑比較均勻,純度高,取向性較好

3、.納米碳管的直徑約為50-100nm,管長約為1-10μm.以模板法制備的納米碳管陣列為場發(fā)射陰極,我們設(shè)計并制作了納米碳管場發(fā)射真空二極管和三極管的樣管,進行了場致發(fā)射實驗.呈線性的Fowler-Nordheim曲線證明了納米碳管的場致發(fā)射,開啟場強均為3-4V/μm,發(fā)射電流以密度為300μA/cm<'2>時,在10個小時的測量時間內(nèi),歸一化發(fā)射電流密度平均波動范圍小于10％.為了制作大面積納米碳管場致發(fā)射陰極,該論文中采用絲網(wǎng)印刷

4、法在ITO玻璃基底上制作了納米碳管字符陰極,并且在動態(tài)真空系統(tǒng)中進行了二極和三極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射實驗.在二極結(jié)構(gòu)中,陽極熒光屏可以看到明亮穩(wěn)定的字符圖象,開啟場強小于3.5V/μm,發(fā)射電流密度可達2mA/cm<,2>.三極結(jié)構(gòu)中,測量所得的I-V曲線表明了柵極的調(diào)制作用,開啟電壓低于3V/μm,通過改變柵極電壓可以改變陰極發(fā)射電流對柵極的透過率,實驗結(jié)果表明,陽極接收到的電流可以達到整個陰極發(fā)射電流的70％以上,有效的減少了柵極對電流的截