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1、第22卷第4期液晶与显示Vol122,No142007年8月ChineseJournalofLiquidCrystalsandDisplaysAug.,2007文章编号:100722780(2007)0420407205电泳法制备四针状纳米ZnO场发射阴极陈锦,郭太良(福州大学光电显示技术研究所,福建福州350002,E2mail:chenjin_821015@yahoo.com)摘要:用电泳法成功地将四针状纳米ZnO沉降在透明导电玻璃ITO衬底上,制备出13cm×10cm面积的场发射阴极屏。使用扫描电子显微镜观察ZnO颗粒的表面形貌及分散均匀性。结果表明电泳法制得的ZnO
2、场发射阴极屏透明且颗粒分布较均匀。讨论了电泳电压、沉降时间、电泳液浓度对阴极场发射电流的影响,通过实验得出用电泳法转移四针状纳米氧化锌制作阴极屏的最佳工艺条件,即直流电压75V、电泳时间为8min,两极距离2.5cm条件下制得的屏场发射性能较佳,显示效果较好。测试了ZnO阴极屏在1200V直流电压下长时间发射稳定性,测试过程电流波动范围小于5%。实验表明采用电泳法制备场发射阴极具有工艺简单、步骤少、易操作、成本低并能根据需要控制薄膜厚度及场发射屏面积等优点,对于大屏幕、低成本FED的研发具有实际应用意义。关键词:场致发射显示;纳米材料;电泳沉积;四针状ZnO中图分类号:TN
3、873.93文献标识码:A场发射所需要的电场强度,提高材料的场发射性1引言能[1]。半导体氧化物ZnO因为具有室温下直接宽禁带隙(Eg=3.37eV)及较高的激子束缚能在众多的平板显示器件中,场发射显示器(60meV)成为研究热点,诸如线状、带状、棒状(FED)具有高亮度、大视角、低功耗等优点,被认以及针状等一维纳米结构的文献报道逐年增加。为是未来最有前途的一种平板显示器。场发射显其中四针状纳米ZnO具有较大的场致发射电流示器的基本工作原理是利用直流电源在两块相互密度及高的场致发射稳定性,是一种理想的平板平行的极板间形成直流电场,在电场作用下电子[2]显示器的阴极材料。其结
4、构的尖端具有较大的从冷阴极材料的表面逸出并受阳极加速后轰击荧光材料而发光。根据Fowler2Nordheim方程,尖曲率半径,而且四针状的几何结构保证始终有一锥型阴极结构可以有效地提高场增强因子从而降个角突出于衬底,对场发射有贡献,因此有望成为低所需要的外加电场。Spindt阴极结构开创了继碳纳米管之后的新型场致发射阴极材料。场发射平板显示的新时代,但是制作传统的硅尖本实验利用电泳法将四针状纳米ZnO成功锥场发射阵列成本较高且不能制作大面积的阴极地转移到阴极屏上,制备了面积为13cm×10cm阵列,所以制备大面积锥状阵列引起人们的广泛的场发射阴极屏。电泳法是利用直流电场使悬
5、浮兴趣。溶液中的带电离子包裹住粒子在电性相反的电极[3～6]近年来纳米材料以其特殊的物理与化学性质板上沉积一层均匀的薄膜,因此电泳法适用[7,8]引发材料工作者极大的研究热情得到了迅速发于沉积许多微小尺寸的粒子。本工作探索了展。其中一维纳米材料诸如管状、线状、针状、棒电泳实验参数,测试了阴极屏的伏安特性,同时还状等一维结构具有很高的长宽比,该几何结构可测试了阴极屏在长时间点亮过程中电流变化及屏以具有很高的场增强因子,从而可以有效地降低的稳定性。收稿日期:2007205217;修订日期:2007206207基金项目:国家“863”计划平板显示重大专项基金(No.2005AA3
6、03G10);福建省科技重大专项基金(No.2004HZ0122);福建省自然科学基金重点项目(No.A0420001)©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net408液晶与显示第22卷2实验本实验包括两部分内容:四针状纳米ZnO材料的制备及ZnO阴极屏的制备。采用直接热蒸发法制备四针状ZnO材料:将高纯氧气与氮气以一定比例混和作为载气通入水平管式炉,取适量高纯度锌粉放置瓷舟上作为蒸发源。当管式炉逐渐升温到900℃时,将瓷舟推到管式
7、炉中央,10min后将瓷舟拉出,可观察到锌粉已完全蒸发,图1四针状ZnO的SEM图瓷舟上布满白色疏松的棉絮状物质。Fig.1SEMimageofthetetrapod2likeZnOdepositedon采用电泳法制备阴极屏:电泳法沉积ZnO实thestripelectrodesbyelectrophoresis验中所用的电泳液包括异丙醇、Mg(NO3)2·6H2O黑。这是因为在电泳过程中,电泳液中电场强度和四针状ZnO。首先将电泳液超声分散10min后过低时,电沉积速度过慢,甚至不能沉积;电场强用金属网过滤,以保
