碳納米管陣列制備及場致發(fā)射特性研究.pdf

1、 分類號 密級 UDC 1 注 學 位 論 文 碳納米管陣列制備及場致發(fā)射特性研究 （題名和副題名） 張強 （作者姓名） 指導教師姓名 陳澤祥 副教授 電子科技大學 成 都

2、 （職務、職稱、學位、單位名稱及地址） 申請專業(yè)學位級別 碩士 專業(yè)名稱 光學工程 論文提交日期 2008.4 論文答辯日期 2008.5 學位授予單位和日期 電子科技大學 答辯委員會主席

3、 評閱人 2008 年 月 日 注 1：注明《國際十進分類法 UDC》的類號。 摘 要 I 摘 要 碳納米管的發(fā)現(xiàn)，引起了全世界眾多科學家的廣泛關注，其優(yōu)異的電學、力學、磁學性能，在許多領域有廣泛的應用前景。尤其是它具有大的長徑比，低的功函數(shù)，良好的導電性和納米級的曲率半徑，使它能夠在相對較低的電壓下就能發(fā)射電子，因此被認為是一

4、種優(yōu)良的場致發(fā)射陰極。已經在掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等高分辨率電子束器件、場致發(fā)射平面顯示器、微波器件等電真空器件中進行了原理性甚至實用性驗證。 本文首先對微波等離子體化學氣相沉積（MWPCVD）法制備碳納米管時生長溫度、催化劑種類、催化劑厚度、碳源混合氣體比例以及基底材料等這些工藝參數(shù)對CNT生長產生的影響進行探索性研究，在大面積基底上生長出了定向性好的碳納米管。 進而結合光刻工藝， 成功制備出以束尺寸小于3μm的碳納米管束為單

5、元的場致發(fā)射陣列，碳納米管束排列整齊、均勻性好。相較于傳統(tǒng)單根碳納米管作為一個發(fā)射單元，采用一束碳納米管束作為一個發(fā)射單元不但克服碳納米管生長定向性的問題而且大大提高了碳納米管陣列的電流發(fā)射穩(wěn)定性從而提高陣列的場致發(fā)射性能。場致發(fā)射特性測試結果表明：電場強度為4.11V/μm，出現(xiàn)發(fā)射電流,此時的電流密度為4mA/cm2;當電場強度為8 V/μm時，最大電流密度為1.352A/cm2。 最后，本文還對碳納米管場致發(fā)射中的空間電荷效應和碳

6、納米管陣列密度對場發(fā)射性能的影響進行了深入的研究。根據(jù)制備的碳納米管束場致發(fā)射陣列的微觀結構，建立了實際微觀結構的碳納米管束陣列的場致發(fā)射模型，模擬了不同密度碳納米管陣列的發(fā)射電流密度。通過和理論公式計算結果的擬合，分析了陣列密度對場發(fā)射性能的影響：納米碳管過于密集，相鄰碳管的場強相互影響，降低了總的發(fā)射場強；納米碳管過于稀松，單根碳納米管發(fā)射電流增大，單位面積碳管數(shù)目降低，同樣電流密度會減小。結果顯示，碳納米管的長度為 4μm 時，陣