cntfed性能的改进与电磁干扰研究

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1、第一章绪论水平，所以，第二代场致发射显示应该致力于寻找具有更好发射性能的新型电子发射材料取代目前的硅锥、钼锥发射阴极，这种材料应该能实现低驱动电压．由此降低驱动电路的生产成本。第二代对角线尺寸大于40英寸的场致发射显示器的主要竞争对手是等离子体显示器(PDP)嗍和背投式CRT显示器，而PDP和背投式CF玎显示器都不需要精细光刻技术和薄膜工艺，所以FEDs要在市场上具有竞争力就必须摒弃生产成本高昂的薄膜工艺，采取成本较低的厚膜工艺，在产量和尺寸上提高市场竞争力。所以，适合大尺寸(>40英寸)FEDs和传统小尺寸(<15英寸)FEDs在选择阴极

2、发射材料上存在很大的区别。目前介于15～40英寸之间的平板显示技术由于没有解决生产成本的问题而存在空白。液晶显示器由于其复杂的结构无法实现大屏幕显示，POP则由于气体放电物理过程中放电空间的限制而无法实现小于40英寸的显示，这就为场致发射显示提供了一个极好的市场机会。采用薄、厚膜复合工艺的中等尺寸的FED成为填补这一空白的有力竞争者。对第二代尺寸小于15英寸的场致发射显示器件而言，研究人员通过应用其他冷阴极场发射材料取代难熔金属发射体材料来降低整个显示器件的生产成本。近年来，研究人员的研究对象集中在具有较低逸出功或较高场增强因子的发射材料。

3、在各种场致发射阴极材料中，各种形态的碳材料显示出优越的场发射性能。早期研究热点在金刚石薄膜发射材料，经过特殊表面处理的金刚石薄膜具有负电子亲和势(NEA)。实验表明，金刚石，石墨复合材料具有良好的场发射性质104]，类金刚石碳膜的开启场强也很低。许多研究者认为实验结果并不能完全由负电子亲和势(NEA)来解释。近来研究人员发现纯石墨态材料包括纳米级石墨颗粒和纳米碳管也是优良的场发射材料．与Spindt微尖结构相比，由于纳米碳管的的长径比(>1000)有更大的场增强因子，因此，纳米碳管的开启电场很低，可采用厚膜工艺集成到场致发射显示中。当前。世

4、界上大多数研究小组均采用纳米碳管作为第二代场发射显示器件的阴极发射材料．在选择FEDs新型场发射材料时需要考虑以下几个问题：①发射材料必须在玻璃软化温度(500℃左右)以下能应用到FEDs中：⑦为了能用低压驱动电路获得较高的亮度及实现视频显示，必须采用三极结构的FEDs．下一代FEDs发展方向是显示尺寸在15”～45”的大屏幕平板显示器件，它将是现有CRT的最直接换代产品．如果采用厚膜工艺的FED的开启电压能低于lOOV。则在驱动电路成本方面将明显优于PDPs。Spindt型微尖FED通过精确控制栅极与发射体的问距获得低于100V的开启电压

5、，而厚膜工艺无法做到这一点。研究者一般通过引入采用非光刻工艺实现微米级电极间隙或者采用能显著增强发射体尖端场强的发射材料来解决这一问题。近年来，许多研究机构包括东南大学都提出了各自的采用印刷式纳米碳管阴极的低成本、大面积场致发射显示器．1．1．2纳米碳管场发射显示1991年NEC公司的S．1ijima在高分辨率电子显微镜下观察采用电弧法制备的富勒烯中发现了一种管状结构⋯。经过研究表明它们是同轴多层富勒管，被称为多壁纳米碳管(MWCNT)。随后NEC公司的TWEbbesen和PMAjayan找到了大量制备MWCNT方法唧J。虽然在70年代，研

6、究气相热解碳的过程中，已经观察到这种纳米结构的碳，但是没有引起足够的重视，并加以深入研究．1993年S．1ijimapsi和IBM公司的研究小组pg]同时报道了观察到了SWC'NT。在早期的实验中，制备的SWCNT产率很低，SWCNT的物理性质研究开始与1995年，Rice大学的RichardSmalley研究小组发现激光蒸发方法可以得到极高产率的SWCN一⋯。此后，法国的Montpellier大学的Bemier研究小组11”采用电弧法也可以得到高产率的SWCNT。图1-2给出了纳米碳管的结构．3东南大学硕士论文图1．2单壁、多壁纳米碳管结

7、构示意图有关纳米碳管的制备方法111】主要有：电弧法一热解法、激光蒸发法【”。电弧法与Wolfgang--Kratschmer法制备富勒烯类似，在惰性气体中，两根石墨电极直流放电。阴极上产生纳米碳管。热解法则是采用过渡金属作为催化剂，在700—1600K的条件下，通过碳氢化合物的分解得到碳纳米管。激光刻蚀法采用激光刻蚀高温炉中的石墨靶，纳米碳管就存在与惰性气体夹带的石墨蒸发产物中。纳米碳管的直径和直径分布取决于制备方法、所用的催化剂、生长温度等反应条件。纳米碳管的导电性质和其结构密切相关，根据纳米碳管的结构参数不同，可以是金属性的，半导体性

8、的l例114J。这个结果已经通过扫描隧道电子显微镜(STM)的观察证实【15】【⋯。纳米碳管具有特别的场发射性能，可以看作为电子枪阴极材料，具有尺寸小、发射电压低、发射密度大、稳