碳納米管薄膜陰極的制備與場發(fā)射性能研究.pdf

1、碳納米管具有優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)性能，在場發(fā)射平板顯示領(lǐng)域顯示出誘人的應(yīng)用前景。但是，碳納米管在發(fā)射點(diǎn)密度、發(fā)射穩(wěn)定性和均勻性等方面的性能都不夠理想，碳納米管場發(fā)射性能的改善是其走向產(chǎn)業(yè)化的重要一步。本論文以改善碳納米管場發(fā)射性能為研究目的，從碳納米管陰極制備工藝的改進(jìn)與優(yōu)化、陰極薄膜的后處理等方面開展了一系列工作，得出了一些有意義的研究成果。 利用納米銀的低溫熔接性和良好導(dǎo)電性，首次以納米銀作為導(dǎo)電材料和粘結(jié)劑，在低的燒結(jié)溫

2、度(250℃)下，利用涂敷法制成了表面平整、導(dǎo)電性和場發(fā)射性能良好的碳納米管冷陰極。當(dāng)混合漿料中碳納米管與納米銀的質(zhì)量比率為1:2時(shí)，碳納米管陰極具有最好的場發(fā)射性能；過高和過低的納米銀摻入量均會使場發(fā)射性能變差。進(jìn)一步優(yōu)化了碳納米管/納米銀陰極膜的制備工藝，采用兩步涂敷法，制得了雙層結(jié)構(gòu)的碳納米管/納米銀陰極膜，明顯增強(qiáng)了碳納米管與基底的附著力，提高了碳納米管的場發(fā)射性能。 采用電泳法沉積碳納米管薄膜，首次系統(tǒng)研究了各種電泳工

3、藝條件對沉積的碳納米管薄膜場發(fā)射性能的影響，獲得了利用電泳法沉積碳納米管薄膜的較優(yōu)化的工藝條件和工藝細(xì)節(jié)；研究了各種測試參數(shù)對碳納米管場發(fā)射的影響，隨測試時(shí)陰陽極間距的增加和系統(tǒng)真空度的提高，碳納米管薄膜的開啟電場和閾值電場增大，但發(fā)射穩(wěn)定性明顯改善。分析了碳納米管場發(fā)射F-N曲線的非線性現(xiàn)象。 從降低表面功函數(shù)和增強(qiáng)碳納米管與基底之間附著力的角度改善電泳沉積的碳納米管薄膜的場發(fā)射性能。通過在碳納米管薄膜表面形成低功函數(shù)的Ti碳

4、化物，降低了碳納米管發(fā)射體的表面功函數(shù)，增強(qiáng)了碳納米管薄膜的場發(fā)射性能。通過在基底表面鍍覆Ti膜，退火后碳納米管和基底之間形成導(dǎo)電性Ti碳化物，增加了碳納米管與基底之間的附著力，消除了碳納米管與基底之間的界面勢壘，使碳納米管場發(fā)射的開啟電場和閾值電場明顯降低。 系統(tǒng)研究了Ar微波等離子體處理對電泳沉積和涂敷制備的碳納米管微結(jié)構(gòu)和場發(fā)射性能的影響。由于等離子體處理造成了利于場發(fā)射的各種微觀幾何結(jié)構(gòu)的形成，降低了電子發(fā)射的表面勢壘，