碳納米管場發(fā)射陰極的制備及優(yōu)化.pdf

1、本文采用低溫低壓化學(xué)氣相沉積(CVD)方法在金屬襯底上直接生長碳納米管薄膜，并分別運用薄膜和厚膜工藝，制作場發(fā)射陰極。研究了沉積工藝、后處理工藝等對碳納米管薄膜場致電子發(fā)射性能的影響。 本文主要研究結(jié)果如下: 1.絲網(wǎng)印刷碳納米管場發(fā)射陰極的場致電子發(fā)射性能研究 1）在一定的生長條件下，沉積60min，在鎳片襯底上生長出管徑較大、取向無序、分布均勻、結(jié)構(gòu)缺陷較多的多壁碳納米管。運用絲網(wǎng)印刷技術(shù)，制成場發(fā)射陰極。

2、 2)討論了乙炔流量，鎳片上下表面和碳管與有機漿料的濃度比對碳納米管形貌、結(jié)構(gòu)和場發(fā)射性能的影響。結(jié)果表明，不同條件下制備的碳納米管陰極場發(fā)射性能有很大的差異。保持壓強(2000Pa),氫氣的流量(200sccm)、沉積時間(6Omin),溫度(550℃)不變，當(dāng)乙炔流量為70sccm,碳管與有機漿料的濃度比為1g/8ml時，在鎳片上表面生長的碳管，場發(fā)射性能最好，開啟電場為4.19V/μm，在5.85V/μm的電場下，電流

3、密度為37μA/平方厘米，發(fā)射點較多，密度為1000/平方厘米。 3)對以上工藝條件的陰極進行后續(xù)退火處理。在氧氣氣氛，溫度300℃，時間8min的退火條件下，開啟電場降至3.95V/μm，電流密度升至43μA/平方厘米，發(fā)射點增多，密度為2000/平方厘米，分布比較均勻。經(jīng)掃描電鏡觀察，此時碳管的密度適中，碳管之間的屏蔽效應(yīng)被有效抑制。因此得出結(jié)論:退火處理能改變陰極表面碳管的密度，提高陰極的場發(fā)射性能。 2.襯底直接

4、生長碳納米管場發(fā)射陰極的場致電子發(fā)射性能研究 1)在一定的生長條件下，沉積5min，在鎳片襯底上生長出管徑較小、取向無序、分布均勻、結(jié)構(gòu)缺陷較多的多壁碳納米管，將覆有碳管的鎳片直接作為場發(fā)射陰極。 2)討論了乙炔流量和沉積時間對碳納米管形貌、結(jié)構(gòu)和場發(fā)射性能的影響。結(jié)果表明，不同條件下制備的碳管陰極場發(fā)射性能有很大的差異。保持壓強(2000pa)、氫氣的流量（200sccm)、溫度(550℃)不變，當(dāng)乙炔流量為50sc

5、cm，沉積時間為5min時，陰極的場發(fā)射性能最好，開啟電場為1.23V/μm,在2.94V/μm的電場下，電流密度為51μA/平方厘米，發(fā)射點多，密度為10000/平方厘米。 3)對以上沉積條件的碳管陰極進行后續(xù)退火處理。在氧氣氣氛，溫度300℃，時間30min的退火條件下，開啟電場降至1.1V/μm,電流密度升至186μA/平方厘米，發(fā)射點增多，密度為20000/平方厘米，分布均勻。經(jīng)掃描電鏡觀察，碳管管壁上的缺陷減少，在此缺