金刚石膜与冷阴极场发射显示器

金刚石膜的出现突破了传统人造金刚石尺寸的限制,使得金刚石的电学、热学、光学和电子学等方面的优异性能得到了利用,极有可能为超硬材料行业开拓新的更大的市场。金刚石膜或类金刚石膜用来作为场发射的阴极,是其极具前景的应用之一。文章叙述了冷阴极场发射的概念、金刚石膜的性能和用作冷阴极场发射显示器的相关研究,介绍了国内外相关研究的成果和发展前景,供同行参考。

碳纳米管冷阴极场发射的研究进展

碳纳米管具有大的表面比和纳米级尖端且易制备,作为冷阴极场发射材料在平板显示领域有潜在的应用价值。文中对近年来国内外有关碳纳米管制备方法、场发射实验与机理的研究现状进行了综述。

金刚石膜冷阴极场发射平板显示研究

冷阴极场发射显示(FED)是自1991年以来得到迅速发展的一种新的平板显示技术。由于FED和CRT一样是阴极电子发射主动型发光,因此具有亮度高、响应快、视角宽、色彩饱和度好等一系列优点,且能量转换效率高,因而倍受人们重视,并以惊人的速度发展。 自1996年起,我们研究组在国家863计划新材料领域专家委员会的资助与支持下,以金刚石等碳基薄膜的冷阴极场发射平板显示为研究内容,开展了一系列研究工作,并取得了一些有重要意义的研究成果。

类金刚石薄膜冷阴极场发射研究进展

类金刚石薄膜具有负电子亲和势且易制备，作为冷阴极场发射材料在平板显示领域有潜在的应用价值而引起了人们的极大兴趣。本文对近年来国内外有关类金刚石薄膜制备方法、场发射实验与机理的研究现状进行了综述。

面向深空探测任务的长寿命碳纳米管阴极研究

针对深空探测对长寿命碳纳米管场发射阴极的应用需求,从CNTs场发射阴极失效的机制分析出发,提出了长寿命CNTs场发射阴极的性能优化方案。采用图形化设计的CNTs发射簇结构可有效降低CNTs发射体表面的场强屏蔽效应,提升阴极的有效发射面积,避免电流集中于部分CNTs从而引起热量累积。提出一种转移键合工艺,将CNTs发射体与衬底的接触由分子力维持转变为金属层熔融键合,提高阴极的机械稳定性并降低了电/热阻抗。在高真空环境下对样机进行性能测试,优化后的CNTs场发射阴极样机实现了0~1 mA的电流范围、<2μA的电流分辨率与1μA/Hz^(1/2)@0.01~1 Hz的噪声水平,并通过了>550 h的连续发射试验,证明了阴极优化后的长周期稳定性。

涂布法制备碳纳米管场发射阴极及其性能的研究

碳纳米管（CNT）作为场发射阴极（FEC）具有很好的性能。报导了利用粉末状碳纳米管制作CNT-FEC的方法,包括涂布方法、纯化方法和表面处理方法。主要关心的FEC性能为电子发射均匀性、电流密度和寿命。

电泳法制备碳纳米管场发射阴极的研究

利用传统的电泳方法,在玻璃基片上成功地制备了场发射用碳纳米管阴极薄膜。用扫描电子显微镜和拉曼光谱观察了薄膜的形貌和结构,并测试了所制备的薄膜阴极的场发射特性。实验结果表明在玻璃的银浆导电层上沉积了一层较薄而均匀的碳纳米管膜,其场发射特性与丝网印刷工艺制备的阴极有相似甚至更佳的性能,具有更好的发射均匀性。采用电泳方法制备场发射阴极具有简单易行,成本低廉等优势,可以避免丝网印刷工艺带来的有机杂质污染和发射不均匀等问题。

电泳淀积图形化碳纳米管场发射阴极及其场发射特性研究

基于电泳和半导体工艺,制备了图形化的碳纳米管场发射阴极。用较高的电场激活碳纳米管薄膜,使得碳纳米管的场发射特性有了很大的改善,讨论了这一激活过程的物理机制。研究表明,这一激活过程可能的物理机制一方面是由于碳纳米管薄膜表面形貌发生了变化,增大了碳纳米管的场增强因子;另一方面是由于碳纳米管表面吸附的气体脱附,降低了碳纳米管的表面功函数。电场激活处理后,碳纳米管薄膜的开启电场为2.1 V/μm,应用电场为6 V/μm时,电流密度达到1.19mA/cm2。该图形化的碳纳米管场发射阴极可以应用到高分辨率场发射显示器。

钛基纳米金刚石涂层场发射阴极

设计了一种新的金刚石场发射阴极工艺.用旋涂法在金属钛片上涂覆纳米金刚石涂层,经过适当条件的真空热处理,实现钛与金刚石之间的化学键合即欧姆接触,从而形成以金属钛为衬底,碳化钛键合层为过渡层,金刚石纳米颗粒为场发射体的场发射阴极.样品的阈值场强可达6.3 V/μm,场发射电流密度在21 V/μm场强下可达到60.7μA/cm2.提出了样品的结构模型,并分析了其电子输运方式.样品的Fowler-Nordheim曲线基本为一直线,根据经典场发射理论,可以证实其电子发射机制为场发射.观察到在获得稳定的场发射性能之前存在激发过程,并对其作了简单解释.

丝网印刷制备碳纳米管场发射阴极的研究

碳纳米管 (CNT)是理想的场发射阴极材料。本文分析了CNT的长度、直径以及排列密度与CNT阴极场增强因子的关系 ,研究了大面积CNT场发射阴极的丝网制备技术 ,包括CNT浆料配制、阴极电极的制作、阴极烧制方法和表面处理方法。文中实际制备了CNT阴极 ,利用二极管结构测试了对其表面处理前后的场发射性能。实验结果证明 ,采用本文所研究的制备技术能够印制高性能的场发射CNT阴极 。

太赫兹真空电子器件用场发射阴极技术分析

本文阐述了太赫兹真空电子器件对阴极电子源的需求条件,分析了在该器件中应用场发射阴极的可能性。介绍了当前两种主要场发射阴极,即金属薄膜场发射阴极和碳纳米管场发射阴极的国内外发展情况,指出了它们各自的优势以及实际应用中存在的障碍,并提出了相应的解决途径。试验和分析结果表明,场发射阴极具有很好的太赫兹真空电子器件应用前景。

电泳沉积纳米金刚石涂层场发射阴极工艺研究

采用电泳沉积(EPD)制备薄膜的方法,在金属钛片上均匀地涂覆纳米金刚石涂层,经真空热处理,制成场发射阴极。该文主要研究了不同的电泳液配方、电泳电压及电泳时间对涂层制备的影响。实验结果表明,粘度系数较大的电泳液及较低的电泳电压下适当延长电泳时间有利于改善涂层的均匀性和致密性;典型样品开启电场为5.5 V/μm,在20 V/μm场强下的电流密度达到169μA/cm^2。发光测试表明,发光点密度较大且均匀分布,发光稳定,亮度较高。用X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的成份及形貌进行了分析,结合其场发射测试结果,解释了样品性能的差异和变化。

金刚石粉阴极的均匀性及其场发射性能研究

目的研究金刚石场发射阴极处理工艺对场发射电流和阈值电压的影响。方法设计了一个将金刚石粉热粘到金属钛表面的工艺,用XRD和SEM分析不同的金刚石纳米粉超声分散液时热粘结的状况:研究样品的场发射性能。结果用丙酮分散时的粘结表面非常均匀;经氢等离子体处理的表面均匀样品场发射阈值电压为0．5V／μm。结论丙酮分散的纳米金刚石粉热粘接到钛金属表面构成的金刚石粉场发射阴极可以降低发射阈值电压;不同等离子体处理工艺可以改变场发射电流。

电泳法制备场发射阴极的性能优化研究

电泳法是一种新型的大面积碳纳米管场发射阴极制备方法。文章在成功地用电泳法制备了适用于场发射显示器的碳纳米管阴极基础上,通过选用不同的碳纳米管原料、改变电泳条件等方法,进一步优化碳管阴极的性能。使用不同方法制备的碳纳米管配置电泳液,由于制备方法和碳管本身的特性,管子在电泳溶液中呈现不同的分散性。碳管管径较粗时由于表面自由能相对小,所以碳管在溶液中不易形成团聚物,电泳沉积的阴极会均匀平整;管径小的碳管则由于容易团聚,需要加入表面活性剂来改善其在电泳溶液中的分散性。场发射特性和发光显示图实验结果发现,即使得到相同均匀平整的阴极,但是由于碳管本身的发射能力的差异性最终导致电泳沉积得到的阴极的场发射特性的不同。另外,电泳的实验条件也会对沉积的阴极的场发射性能和形貌产生影响。在不同电泳直流电压条件下,碳管薄膜的密度分布和厚度不同,呈现出不同的场发射能力,结果表明当电压值在25V时可以得到性能最佳的场发射阴极。

场发射阴极微焦点X射线管初步研究

本文研究目标是实现碳纳米管场发射阴极、微焦点、快速反应X射线管,实现目标参数为工作电压40kV,工作电流1mA,X射线焦斑尺寸直径小于0.5mm。通过模拟计算,确定了碳纳米管阴极,金属网格栅极,双环圈聚焦极,阳极的结构方案。并在碳纳米管阴极研制,金属栅网加工,电子枪装配等方面进行了初步研究,为实现X射线整管奠定基础。

碳纳米管场发射阴极制备技术的最新进展

碳纳米管拥有理想场发射材料的诸多特性,但是目前碳纳米冷阴极制备技术尚存在不可控性和不稳定性,仅在平面显示,电子显微镜针尖和小剂量X射线管方面有商业产品推出。本文介绍了CNT作为场发射电子源在高电场和高电流密度应用中的研究进展,对场发射阴极最新制造技术进行了比较,并对场发射机制进行深入探讨。针对制约其电流发射特性和使用寿命的技术难题,对各种应对方案进行比较分析。在这些方案的基础之上对制备技术进一步优化,很可能解决应用瓶颈,推动CNT场发射阴极的广泛应用。

用热丝CVD技术制备场发射冷阴极金刚石薄膜(英文)

以甲烷和氢气的混合气体为原料 ,用热丝化学汽相淀积法 ,在 ( 1 0 0 )硅衬底上 80 0℃温度时异质生长出适合场发射的金刚石薄膜 .然后用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜和喇曼光谱仪等对其进行了分析 ,结果表明 ,所制备的薄膜是多晶金刚石 ,而且在 ( 1 1 1 )晶相择优生长 .在扫描电子显微镜下 ( 1 1 1 )晶粒的外形几乎都是四面体结构 ,具有很多尖端 ,可以加强一定电压下的电场 。

提高钼尖锥场致发射阵列阴极发射性能的研究

在利用微细加工技术和双向薄膜沉积工艺制得的钼尖锥场致发射阵列阴极进行实用化的过程中,目前存在的两个主要障碍是,阴极发射电流密度低和工作不稳定。通过对阴极发射失效机理和失效阴极的SEM照片进行研究认为,导致电流密度较低的原因是由于尖锥阵列的不均匀性造成只有部分尖锥发射电子;引起发射不稳定的主要因素是由于尖锥表面的微凸起和毛刺以及它吸附的各种影响有效功函数的污染物。采用电阻限流技术提高了阵列发射的均匀性,同时通过阴极老炼技术增强了场发射的稳定性,使其电流发射密度有很大程度的提高,而且电流波动也大为减小。研究结果对于该阴极在射频功率和平板显示等器件上的应用有着重要的意义。

薄膜场发射阴极中纳米线密度的理论优化

现在人们正在研究各种纳米线薄膜 ,因为它们很有可能成为新一代的场发射阴极而被应用于平面显示器等器件中。研究表明 ,除了纳米线的物理特性 ,薄膜的场发射特性也强烈地依赖于纳米线阵列的几何构造。一方面 ,薄膜阴极的纳米线阵列密度要足够大 ,使得大量的场发射源能够产生。另一方面 ,过大的密度带来的屏蔽效应将严重削弱纳米线尖端的局域电场。在本文的参数下 。

电泳淀积三极管结构的碳纳米管场发射显示阴极(英文)

本研究探索了一种电泳选域组装碳纳米管发射器到正栅极结构的衬底中作为三极管结构的场发射显示阴极的工艺。在这个工艺中,悬浊液中的碳纳米管在施加于栅极电极和阴极电极的电压的作用下移向并淀积到三极管结构的衬底中。同时,这个栅极电极的正电压能够排斥悬浊的碳纳米管,使栅极电极不吸附碳纳米管。实验结果表明,碳纳米管选域组装到栅极孔洞中去,并且每一个孔洞中碳纳米管具有相同的组装密度。该工艺成本低、可实现大面积阴极的制备,是一种在制备三极管型碳纳米管场发射显示阴极中可供选择的工艺。