碳納米管冷陰極制備方法及特性的研究.pdf

1、碳納米管(CNT)作為制備場發(fā)射冷陰極的理想材料，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、場發(fā)射電流密度大等優(yōu)點(diǎn)，碳納米管冷陰極有一個重要的用途就是可以用于高功率微波管的電子源。本文分別利用等離子體氣相沉積法、絲網(wǎng)印刷法以及電泳沉積法這三種方法制備得到碳納米管冷陰極樣品，并利用場發(fā)射測試儀器測試每種碳納米管冷陰極樣品的場發(fā)射性能，并對場發(fā)射測試結(jié)果進(jìn)行分析研究。
　　本文利用等離子體氣相沉積法（PECVD法）制備得到碳納米管冷陰極樣品。首先我們采用電泳

2、沉積以及電子束蒸鍍兩種方法在襯底上鍍覆鐵催化劑顆粒層，然后利用掃描電子顯微鏡以及拉曼光譜對 PECVD方法制備得到的碳納米管冷陰極樣品的表面形貌以及碳納米管的缺陷程度進(jìn)行表征。通過對比SEM照片發(fā)現(xiàn)采用電子束蒸鍍法鍍鐵生長出的CNT的均勻性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于電泳沉積法鍍鐵生長出的CNT。通過對比場發(fā)射測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)碳納米管的生長時間對其場發(fā)射性能也有著很大的影響。最終我們利用PECVD方法在碳納米管的生長時間控制在20min的條件下制備得到碳納米

3、管冷陰極樣品的最大場發(fā)射電流密度達(dá)到141mA/cm2，開啟場強(qiáng)為1.2V/μm，閾值場強(qiáng)為3.8V/μm，場致發(fā)射區(qū)域的直徑為3mm。
　　本文還利用了絲網(wǎng)印刷法和電泳沉積法在Si片上面制備得到具有大面積發(fā)射區(qū)域的碳納米管冷陰極樣品，由于這兩種方法屬于移植法，相比PECVD這種直接生長法制備得到的碳納米管冷陰極樣品而言，其場發(fā)射電流密度較小，但具有成本較低、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)而且場致發(fā)射面積能夠達(dá)到10mm×10mm。在利用絲網(wǎng)印刷

4、法制備碳納米管冷陰極樣品時，我們研究了不同球磨時間、不同的有機(jī)漿料配比對制備得到的碳納米管冷陰極樣品的場發(fā)射性能的影響并分析其原因，最終我們利用絲網(wǎng)印刷法在球磨時間為2h、有機(jī)漿料配比為5:1:50的條件下制備得到碳納米管冷陰極樣品的最大電流密度達(dá)到2.8mA/cm2，開啟場強(qiáng)為1.5V/μm。在利用電泳沉積法制備碳納米管冷陰極樣品時，我們研究了不同的電泳時間對制備得到的碳納米管冷陰極樣品的場發(fā)射性能的影響并分析其原因，最終我們利用電泳