用于fed阴极碳纳米管薄膜改性与其场发射性能地研究论文

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1、摘要场发射显示器件具有非常突出的优点：体型纤薄、画质优良、视角宽阔、响应迅速、便于数字化控制、抗电磁干扰能力强等，被认为是取代CRT的理想平板显示器件。碳纳米管长径比很大、化学稳定性好、熔点高，是一种理想的场发射电子源。利用丝网印刷或涂敷工艺可以方便地制备出无序碳管薄膜，而且成本很低，易于量产，适合制作大面积显示器。但是，按照这种工艺制备的碳管薄膜的场发射能力、均匀性和稳定性都有待进一步提高。由于目前合成技术的限制，制备具有特定功能的碳管成本较高，难度较大，通过适当方法对碳管表面进行改性是一个提高其场发射能力的捷径。本论文围绕丝网印刷和涂敷法制备的多

2、壁碳管薄膜场发射性能的改善，完成了以下主要工作：(1)采用CVD方法成功制备了MWCNTs。对丝网印刷工艺制备的二电极和三电极结构FED的场发射能力进行了对比，证实三电极结构优于二电极结构。粉末涂敷法制备的碳管阴极薄膜场发射性能优于浆料印刷法，但其发射的稳定性不理想。(2)‘变温电阻率测试和场发射性能实验表明：MWCNTs薄膜的电阻率具有明显的负温度热敏特性(温度越高，电阻率越小)。其场发射性能易受环境温度影响，温度升高，场发射能力增强。这可能源于MWCNTs功函数的降低、参与场发射碳管∥因子分布的展宽、Ag／MWCNTs界面电输运特性的变化以及阴极

3、薄膜的局部高温等因素。这一工作提示碳管薄膜型FED的设计和开发要注意控制温度效应。(3)采用248nm的KrF准分子脉冲激光对丝网印刷的MWCNTs薄膜进行了激光烧蚀处理，发现特定能量的激光烧蚀处理能够降低碳管场发射开启电压、增加发射电流，有效改善碳管阴极薄膜的场发射性能，但过高能量(大于165rnJ)的激光处理会抑制MWCNTs的场发射。其作用机制可以理解为“光烧蚀作用’’和“热烧蚀作用"两种效应。激光处理改性碳管薄膜的方法新颖简便，不接触样品，易于定量控制和工业应用，具有一定创新性，目前相关研究报道尚不多见。(4)直接给碳管浆料中添加纳米Ni粉后

4、，样品导电能力增强。Ni．MWCNTs薄膜场发射能力有所提高，但并不显著。用化学还原反应的方法给MWCNTs包覆Ti原子／团簇的实验，较难控制样品中的有效成份，场发射性能表现不佳。(5)用磁控溅射方法给MWCNTs样品表面溅射适当厚度Ti膜，样品表面导电性得到改善，场发射能力显著提高。场发射开启电压大幅降低，发射电流激增，尤其是镀膜样品表现了非常良好的时间稳定性。用磁控溅射镀Ti改性碳管的处理方法，不引入其它杂质，可以很好地控制场发射改良效果，而且成本较低，便于量产。(6)利用数值模拟的方法，研究了的三电极平栅极结构单一像素的场发射显示性能与器件几何

5、结构之间的关系。发现较大沟槽倾角增强了阴极场发射能力，同时又限制了电子轰击阳极的运动，降低了效率，取倾角为45。较为理想。阴、阳极间距也强烈的影响像素的显示质量。该工作为碳管薄膜平栅极器件的设计提供了一点有益的参考。关键词：场发射，碳纳米管，丝网印刷，激光烧蚀，金属掺杂AbstractTheFEDpossessmanydistinctproperties，suchaSthinpanelthickness．excellentimagequality，wideviewingangle，quickresponse，easytoimplementdigita

6、lcontrol，freefromtheterrestrialmagneticeffectetc．Asanovelflat-paneldisplay，theFEDhasbeenregardedasapromisingcompetitortotheCRT．Carbonnanotube(CNT)isprefectfieldemissionelectronsourceduetotheirhighaspectratio，wellchemicalstabilityandhighermeltingpoint．CNTsfilmiseasytobepreparedu

7、singscreen-printedorcoatedmethodwhichisfitforlargeareadisplay．CNTsfilminthiswayhaslowcostandsuitabilityformassproduction．However，itsfieldemissionperformance，Stabilityanduniformityneedfurtherimprovemem．ThesynthesisCNTswithcertainfunctionishardtorealizeforitslli曲costandtechnicald

8、ifficulty．ThemodificationofCNTssurfaceinsuitablewayisa