选区生长定向碳纳米管阵列实验的研究

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1、摘要场发射平面显示器(FED)是20世纪80年代末问世的真空微电子学的产物，兼有有源矩阵液晶显示器和传统阴极射线管(CRT)显示器的主要优点，显示出强大的市场潜力。其工作方式与CRT类似，但厚度仅为几毫米，亮度、灰度、色彩、分辨率和响应时间可与CRT相媲美；且工作电压低、功耗小，是CRT显示器的理想替代品。另外，FED不需背光、视角大、工作温度范围宽等优点也对目前平板显示器的主流产品有源矩阵液晶显示器提出了严峻的挑战。制作场发射显示器的关键是如何形成阵列状的微尖锥结构，一般需要采用薄膜技术和微加工技术

2、。自碳纳米管发现以来，由于碳纳米管的直径很小、长径比大，故可视为准一维纳米材料，可作为场发射平板显示的尖端发射体，特别是定向碳纳米管阵列可看成是无数根单尖阴极规则的排列起来形成阵列式，是理想的场发射平板显示器的尖端发射体。因此选区生长定向碳纳米管阵列是制造基于碳纳米管场发射显示器的关键技术，同时也是实现基于碳纳米管的微电子器件的必要条件。由于选区生长定向碳纳米管阵列需要高的精确度和洁净度，因此本论文作者采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)制备碳纳米管，分析了碳纳米管的生长机理，探讨了微波功率、

3、等离子体的位置等实验条件的改变对对生长碳纳米管的影响，优化了实验方案。同时，在自行研制的微波等离子体化学气相沉积系统上，成功的制备出了图形化的碳纳米管阵列，观察发现具有很好精确性，碳纳米管只在场发射的阴极部分生长，碳纳米管纯度较高，测试发现具有较好的场发射性能，为碳纳米管场发射显示器的进一步研究工作打下了基础。关键词：场发射显示器，碳纳米管阵列，选区生长，MPCVD法ABSTRACTFEDwastheproductionofvacuummicroelectronicswhichcameoutinthe

4、endof1980’s．BecauseithasthebothadvantagesofactivemarxliquidcrystaldisplayandCRTdisplay，itwillshowpowerfulmanetpotential．ItsoperatingmodeissametotheCRTdisplay，butitsthicknessisonlysomemillimeters．It’slightintensity，grayscale，colorations，resolutionratio，r

5、esponsetimecancomparefavorablywithCRT：Asforitalsohaslowworkingvoltageandsmallpowerdissipation，ithasbecametheidealsuccedaneumofCRT．Furthermore，FEDdoesn’tneednegativephoto，largevisualangle，wideworkingtemperatureextent．ThekeytofabricateFEDistheformationofm

6、icro—tipstructure，whichusuallyusethefilmtechnologyandmicro—fabricationtechnology．Sincethediscoveryofcnt’sandfindthatCNTshavesmalldiameterandhighlengthdiameterratioandcanbelookasone．demissionmaterial，itcanbeusedasemissionemitterofFED．Especially，thealigne

7、dCNTsarraygallbeseeninnumerablesinglecathodeswhicharelinedregularlyandformarray．SogrowingalignedCNTsarrayinselectiveareaisthekeytechnologytoproductCNTsFED，whichisalsothenecessaryconditionofCNTsmicro—electronicsdevice．ForselectiveareagrowingalignedCNTsar

8、rayneedtobehighaccuracyandcleaning，weuseMPCVDtogrowCNTsarray．WeanalyzedthegrowsmechanismofMPCVD．TheinfluenCeofmicrowavepower、plasma’spositiontoCNTs’growingwerealsobediscussed．ThepatternedCNTsarraywassuccessfullypreparedbytheMPCVD