论文题目: 碳纳米管场致发射冷阴极的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 物理电子学
作者: 朱春晖
导师: 雷威,娄朝刚
关键词: 碳纳米管,化学气相沉积法,丝网印刷法,场致发射,大电流密度
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 碳纳米管具有优异的场发射性能,可以作为场致发射冷阴极。对碳纳米管冷阴极材料的研究具有很强的科学探索性和广阔的应用背景。本文主要研究了碳纳米管冷阴极的制备及其场致发射性能。对本文中制备得到的碳纳米管场发射冷阴极的场发射性能研究结果表明,碳纳米管场发射冷阴极具有良好的场发射性能,其场发射电流密度可达到6.5A/cm~2,是极有希望的具有较大发射电流密度的阴极材料。本文分别采用了热化学气相沉积法和丝网印刷法制备得到了碳纳米管场发射冷阴极,在超高真空室中使用二极结构测试其场发射性能。本文采用热化学气相沉积法制备得到了碳纳米管场发射冷阴极。我们在不同衬底(表面镀有金膜的Si片,金属钼圆柱体,金属钼片,铜片,不锈钢片)上以金属镍作为催化剂制备得到碳纳米管场致发射冷阴极阵列。实验中我们还采用了一些不同的催化剂分布。利用扫描电子显微镜(SEM),我们对样品表面进行了形貌分析,并研究了制备得到的碳纳米管场致发射冷阴极阵列的场发射特性。我们采用真空热丝蒸发镀膜的方法在镀有一层金膜的硅片衬底上蒸镀一层催化剂金属镍膜,之后采用热化学气相沉积法制备得到了具有较大电流密度(6.5A/cm~2)的碳纳米管场发射冷阴极。我们分析了不同催化剂金属镍薄膜膜厚对制备得到的碳纳米管以及相应场发射特性的影响。我们使用扫描电子显微镜(SEM)对高温下催化剂金属镍膜经过氢气还原后形成的镍颗粒和CVD后生成的碳纳米管进行了表征,并测试了碳纳米管冷阴极的场发射特性。我们认为实验获得较大电流密度,主要是由于金膜的使用、合适的镍点膜厚和相对面积较小的碳纳米管冷阴极发射区域。我们还对CVD法制备的碳纳米管冷阴极场发射前后进行了比较,发现场发射对碳纳米管的形貌和分布产生了较大影响,使得其场发射性能发生变化。本文使用丝网印刷法制备得到了碳纳米管场发射冷阴极,对碳纳米管粗品的纯化、丝印浆料的配制、丝印工艺和样品的烧结等工艺进行了研究。我们利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对制备得到的碳纳米管阴极进行了形貌分析,研究了其场发射特性,初步得到了一种制备具有较好场发射特性的阴极的工艺,并与采用热化学气相沉积法制备得到的碳纳米管阴极进行了比较。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 场致发射冷阴极
1.2 碳纳米管综述
1.2.1 纳米电子器件
1.2.2 碳纳米管简介
1.2.3 碳纳米管的制备
1.3 薄膜制备
1.3.1 历史与发展
1.3.2 真空镀膜技术原理
1.4 论文的选题及主要工作
1.5 参考文献
第二章 场致发射及其应用
2.1 场致发射机理
2.1.1 表面势垒与电子发射
2.1.2 金属场致发射公式的推导
2.1.3 温度对场致发射的影响
2.1.4 福勒－诺德海姆公式的精确性
2.1.5 半导体场致发射
2.1.6 内场致发射
2.2 场致发射电子的能量分布和NOTTINGHAM效应
2.3 空间电荷效应
2.4 场致发射的应用
2.4.1 微尖阵列场发射阴极(FEA)
2.4.2 CNT阴极
2.5 参考文献
第三章 化学气相沉积法制备碳纳米管冷阴极的研究
3.1 引言
3.2 实验装置与实验步骤
3.3 实验及其结果分析
3.3.1 衬底为金膜
3.3.2 衬底为金属钼空心圆柱体
3.3.3 衬底为金属钼片
3.3.4 衬底为金属铜片
3.3.5 衬底为不锈钢片
3.4 参考文献
第四章 大电流密度碳纳米管冷阴极的研究
4.1 大电流密度碳纳米管冷阴极制备
4.1.1 前言
4.1.2 实验
4.1.3 实验结果与讨论
4.1.4 小结
4.2 碳纳米管冷阴极场发射前后的比较
4.3 参考文献
第五章 丝网印刷法制备碳纳米管冷阴极的研究
5.1 丝网印刷概述
5.1.1 丝网印刷原理
5.1.2 丝网印刷的特点
5.1.3 丝网印刷的应用
5.2 丝网印刷法制备碳纳米管冷阴极
5.2.1 印刷浆料的制备
5.2.2 碳纳米管阴极的印刷
5.3 实验结果与讨论
5.4 CVD法与丝网印刷法制备的碳纳米管场致发射冷阴极的比较
5.5 参考文献
结论
致谢
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发布时间: 2007-06-11
参考文献
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