纳米荧光粉制备及原位碳纳米管场发射显示器件的研制

论文摘要

场发射显示器件（FED）是继电致发光显示器件（LED）之后的第四代显示器件。碳纳米管（Carbon nanotubes-CNTs）是制备FED场发射阴极的理想材料。丝网印刷方法是实现低成本、大面积制备CNTs场发射阴极的有效方法。纳米荧光粉不仅有可能满足CNTs-FED的特殊要求,还有可能使其质量进一步提高。本文采用化学共沉淀法制备了ZnGa2O4荧光粉,采用固相反应法制备了ZnGa2O4:Eu3+荧光粉;借助TEM、SEM和XRD等对所制备产物进行了表征,并对所制备的荧光粉的发光性能进行了定性测试;采用丝网印刷法制备了CNTs薄膜阴极,借助SEM表征方法考察了超声时间、制浆剂、丝网目数、研磨和高温处理对CNTs薄膜形貌的影响;分别以商品化低压荧光粉和自制的CNTs薄膜制作阳极和阴极,自主设计、组装了CNTs-FED原位发光器件及其发光性能定性测试装置。SEM和TEM表征结果显示,对于化学法制备的ZnGa2O4荧光粉,当ZnO与Ga2O3的初始投料摩尔比不同时,所得产物的颗粒尺寸和形貌各不相同;XRD定性物相分析结果表明,虽然ZnO与Ga2O3初始投料摩尔比不同,但制得的产物均以ZnGa2O4相为主;ZnGa2O4荧光粉的发光性能定性测试结果表明,当ZnO:Ga2O3=1:2时,荧光粉发较弱的绿光;当ZnO:Ga2O3=2:1时,荧光粉在本实验的测试条件下基本不发光。SEM表征结果显示,固相法制备的ZnGa2O4:Eu3+荧光粉颗粒形状不规则,团聚现象较严重;其发光性能定性测试结果表明,掺杂Eu3+离子后的ZnGa2O4荧光粉由发绿光改为发红光。SEM表征结果表明,采用丝网印刷法制备的CNTs薄膜在低倍的SEM照片中显示排列比较规整;CNTs在浆料中超声时间越长,所制备的薄膜中CNTs的分散状态越好;CNTs经研磨后制成的薄膜表面的单位面积CNTs端点明显增多;与未加制浆剂制备的CNTs薄膜相比,加制浆剂制备的CNTs薄膜表面比较平整,CNTs分布较均匀,分散状态较好;未加制浆剂制备的CNTs薄膜经450℃恒温2h热处理后其表面更加洁净,杂质显著减少,而加制浆剂制备的CNTs薄膜只有经过430℃恒温2h热处理后,大部分CNTs才裸露出来,但薄膜表面仍有一些制浆剂分解后的残余物。本文的研究结果对于推动CNTs-FED的研制具有一定的积极作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 纳米荧光粉简介
• 1.1.1 纳米荧光粉制备方法
• 1.1.2 荧光粉的主要性能指标及其表征测试技术
• 1.1.3 纳米荧光粉的特性及应用
• 1.1.4 FED用荧光粉涂敷技术
• 1.1.5 FED用荧光粉存在的问题及今后发展方向
• 1.2 碳纳米管阵列简介
• 1.3 碳纳米管场发射显示器
• 1.3.1 碳纳米管阴极场发射理论分析
• 1.3.2 碳纳米管场发射阴极制备方法
• 1.3.3 碳纳米管场发射阴极的主要性能指标
• 1.3.4 测量碳纳米管场发射阴极性能的几种结构模型
• 1.3.5 碳纳米管场发射阴极存在的问题
• 1.4 本课题主要研究内容及意义
• 第二章 实验
• 2.1 实验药品
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验内容
• 2.3.1 固相反应法制备荧光粉
• 2.3.3 荧光粉涂层的制作及其发光性能定性测试
• 2.3.4 丝网印刷法制备碳纳米管薄膜阴极
• 2.3.5 原位场发射性能定性测试系统
• 2.3.6 产物表征
• 第三章 纳米荧光粉的制备及其表征
• 2O₄荧光粉'>3.1 化学共沉淀法制备ZnGa₂O₄荧光粉
• 3.1.1 荧光粉制备过程中各阶段收率的分析
• 3.1.2 SEM表征结果与讨论
• 3.1.3 能谱（EDX）表征结果与讨论
• 3.1.4 TEM表征结果与讨论
• 3.1.5 XRD表征结果与讨论
• 3.1.6 荧光粉涂层发光性能定性测试
• 2O₄:Eu³⁺荧光粉'>3.2 固相法制备ZnGa₂O₄:Eu³⁺荧光粉
• 2O₄:Eu³⁺荧光粉产物收率的分析'>3.2.1 固相法制备ZnGa₂O₄:Eu³⁺荧光粉产物收率的分析
• 3.2.2 SEM表征结果与讨论
• 3.2.3 荧光粉涂层发光性能定性测试
• 3.3 本章小结
• 第四章 丝网印刷法制备碳纳米管薄膜阴极
• 4.1 超声时间的影响
• 4.2 制浆剂的影响
• 4.3 丝网目数的影响
• 4.4 不同区域的形貌的比较
• 4.5 研磨的影响
• 4.6 高温处理的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 原位碳纳米管场发射显示器件的研制
• 5.1 原位CNTs-FED的工作原理示意图
• 5.2 CNTs-FED实物图
• 第六章 结论
• 参考文献
• 参加科研工作情况
• 附录
• 致谢