王新庆[1]2004年在《纳米碳管的制备、复合材料以及场增强因子的研究》文中研究表明纳米碳管是由类石墨的六边形网状结构卷曲套构而成的无缝中空管状物,它继承了石墨的优良性质,如耐磨、润滑以及导电等,而且还具有独特的一维纳米结构、奇异的电学性质、超强的力学性能以及稳定的物理化学性质,其导热性是目前已知材料中最好的。目前理论以及实验都证明纳米碳管,特别是单壁纳米碳管具有特异的性能,其应用前景不可估量。物理学家对不同结构纳米碳管的特殊电性质,化学家对纳米碳管具有纳米尺度的空间,材料学家对其惊人的刚度、强度和弹力等都极为关注,使纳米碳管成为近十年来凝聚态物理和材料科学研究的一大热点。本文首先介绍了利用化学气相沉积法以及电弧放电法制备以及纯化纳米碳管的研究工作；而后讨论了利用纳米碳管对传统材料的改性并研究了纳米碳管复合材料的力学性能；最后从理论上对纳米碳管场发射问题进行优化,同时利用计算机数值计算验证了理论计算的结果。第一章文献综述本章主要回顾了纳米碳管的发现过程,简要的介绍了纳米碳管的结构特点。着重介绍了利用化学气相沉积法、电弧放电法以及激光蒸发石墨法在纳米碳管制备领域内今年来所取得的成果,并讨论了影响纳米碳管生长的工艺条件。最后,根据纳米碳管的具体特性,详细介绍了纳米碳管在纳米电子器件、场发射器件、电脑芯片、复合材料、储能方面(储氢、储锂及双层电容器)以及其它物理化学等领域的发展情况以及应用前景。第二章化学气相沉积法制备纳米碳管的研究本章从五个方面研究了纳米碳管催化剂的制备工艺以及利用化学气相沉积法制备纳米碳管的工艺条件,可以看出催化剂的种类以及成分和载体的种类对纳米碳管的生长以及形貌都有着很大的影响。使用双金属催化剂或添加过渡金属钼,来改变催化剂的成分以及比例可以大幅度提高纳米碳管的产量和纯度。通过改变纳米金属催化剂与载体的比例可以在一定程度上控制纳米碳管的直径,进而可以利用化学气相沉积法获得单壁纳米碳管。通过改变催化剂载体的种类(介孔分子筛、硅模板)可以在一定程度上对纳米碳管的形貌进行控制,得到纳米碳管薄膜以及纳米碳管阵列。第叁章电弧放电法制备单壁纳米碳管的研究以及纯化方面的研究本章主要讨论了利用电弧放电法制备单壁纳米碳管的工艺以及条件,并对传统的制备方法提出了改良。通过采用阴阳极成角度放电以及循环连续放电可以极大的提高复合阳极的利用率,使沉积物基本上出现在放电容器的内壁,从而提高单壁纳米碳管的产量和纯度。另外,针对电弧放电法制备单壁纳米碳管难于纯化的问题,跟踪国外的纯化方法并加以改善,通过萃取、酸化、过滤以及煅烧等工艺可以得到纯度较高的单壁纳米碳管(95%以上)。虽然可以得到纯度较高的单壁纳米碳管,但是单壁纳米碳管的产率相对较低,造成单壁纳米碳管的大量损失,因此这方面的工作仍需要深入研究。第四章纳米碳管/复合材料的制备以及力学性能的研究纳米碳管具有类石墨的片层结构,不仅具有石墨的耐磨性、自润滑性、导电性等,同时拥有特殊的一维纳米结构、超强的力学性能以及优异的物理化学稳定性,使纳米碳管适合作为复合材料的轻型增强、增韧复合材料添加剂。本章通过纳米碳管对传统材料(环氧树脂、Ni-P复合镀层)改性的研究,可以看出纳米碳管可以明显改善传统材料的性质,如强度、韧性以及耐磨性等。在制备纳米碳管/复合材料时,首要解决的问题是纳米碳管团聚的问题,这也是影响纳米碳管/复合材料各种性能的主要原因。第五章纳米碳管场发射性能的理论研究以及数值模拟本章通过对纳米碳管场发射体的场发射性能进行镜像悬浮球理论计算以及计算机数值模拟,得到了关于纳米碳管场发射性能优化的某些条件。通过两种方法可以获得相似的结论,而且能够实验结果相吻合。纳米碳管阵列的间距对纳米碳管阵列的场发射性能影响很大,在同时考虑场发射增强因子以及场发射电流密度时,认为在纳米碳管阵列的间距是碳管高度的1-2倍时,纳米碳管阵列的场发射性能最佳。而极板间距对纳米碳管场发射性能影响较小,但是可以通过降低极板间距来进一步降低纳米碳管作为场发射体的阈值电压以及工作电压,具有现实意义。通过两种方法的比较,也可以从另一方面证明镜像悬浮球模型是可以处理纳米碳管场发射的某些问题。
伊兰[2]2014年在《碳纳米管薄膜场发射显示器的制备及其性能研究》文中进行了进一步梳理在现今信息化的社会,显示技术在各个领域中占据重要的地位,显示技术的进一步发展将为社会创造更大的财富,因而高性能、低成本的显示技术成为21世纪研究的新热点。碳纳米管以其高的长径比、大的比表面积、稳定的化学性质、良好的导电性等性质,成为显示领域首选的新材料。碳纳米管在众多领域中具有多方面的应用,它能用于电容器、电池电极、半导体器件、复合材料等。本文主要介绍了碳纳米管的起源和分类、纳米管的性质和在各个领域中的应用,并分析了场致电子发射原理。碳纳米管的制备方法主要有化学气相沉积法、电弧放电法和激光烧蚀法,其中本文着重强调化学气相沉积法。本文还介绍了碳纳米管的表征方法,主要有扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉曼光谱仪。本文采用丝网印刷技术,制成碳纳米管阴极薄膜,制备工艺简单、发射效果好、易实现产量化。文中阐述了碳纳米管场发射显示器制备的整个流程,并着重强调场发射显示器性能的改善,详细论述了等离子体处理和3M胶带处理阴极薄膜的处理方法和处理后的结构比对、分析,以及对比了不同形貌的碳纳米管制成的阴极薄膜后的场发射性能,从而得到制备碳纳米管场发射显示器的最优方案。本课题的研究尚存在电流密度不够大、发光均匀性有待提高、稳定性待增强等不足,本实验组将通过改善丝网印刷浆料的配方和工艺、提高电流的稳定性和发光的均匀性入手,逐步的提高场发射性能,从而实现碳纳米管场发射显示器的产量化。
杨延宁[3]2010年在《纳米金刚石复合涂层场发射关键技术研究》文中研究说明场发射显示器(FED)几乎兼有阴极射线管(CRT)显示器与当前市场上平板显示器(FPD)的所有优点,被广泛认为是最具有发展前途的显示技术之一,有望成为下一代显示器件的主流技术。纳米金刚石薄膜材料具有优良的物理化学性质,将其应用于FED是场发射阴极开发的一个方向,纳米金刚石复合薄膜材料比纳米金刚石薄膜材料具有更优越的场发射性能,因而成为目前场发射研究的热点。本文研究了纳米金刚石复合涂层材料场发射阴极的基底预处理技术、金刚石粉的分散技术、电泳沉积技术、热处理技术、氢等离子体处理等后处理工艺技术以及驱动电路等技术。获得一套完整的适合大面积沉积、涂层均匀稳定的纳米金刚石场发射阴极的制备工艺技术。通过正交实验,研究了纳米金刚石复合涂层场发射阴极制备过程中工艺参数对阴极样品的场发射开启电场和电流密度的影响,结合复合涂层阴极样品表面形貌的微观分析与阴极在模拟显示器中的发光效果,筛选出阴极制备的优化工艺参数。将纳米钛粉、纳米铪粉、纳米ZnO以及纳米碳管等分别掺入纳米金刚石,研究了纳米金刚石复合材料的场发射性能。研究了氢等离子体处理、胶带处理、金相砂纸摩擦处理等后处理工艺对阴极场发射性能的影响；优化了氢处理工艺参数。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等微观分析仪器对金刚石复合材料阴极样品的成分、结构及表面形貌进行了分析表征,结合样品的场发射特性曲线,剖析了制备工艺条件与场发射性能之间的内在原因,为提高纳米金刚石复合涂层场发射性能提供理论依据和实验基础。研究了真空度对纳米金刚石阴极场发射性能的影响以及纳米金刚石的变温场发射,探讨了高温下金刚石场发射的机理,为纳米金刚石复合材料FED产业化提供了实验依据。分析了纳米金刚石复合涂层FED驱动系统的工作原理和寻址方式,设计了16×16点阵纳米金刚石FED的驱动电路,利用LED屏验证了所设计的纳米金刚石FED驱动电路的逻辑控制功能。
徐进卓[4]2015年在《基于碳纳米管及其复合材料的场发射器件的制备及其性能研究》文中指出碳纳米管具有优异的电学、力学和热学性能,在场发射领域显示出良好的应用前景。但是,碳纳米管在发射点密度、发射稳定性、均匀性,以及柔性器件制备工艺的兼容性等方面还存在许多问题。碳纳米管薄膜场发射性能的改善以及薄膜制备工艺的优化是其走向产业化应用的重要一步。为了推动碳纳米管薄膜场发射器件的实用化发展,本论文以系统地改善碳纳米管薄膜的场发射性能、扩展碳纳米管薄膜场发射器件的应用范围、优化和发展柔性碳纳米管场发射器件的制备工艺为目标,分别对碳纳米管及其复合薄膜的场发射性能、低真空下碳纳米管薄膜的场发射性能以及柔性碳纳米管器件的场发射性能进行了探索性的研究。主要工作包括以下内容：(1)通过在丝网印刷制备的碳纳米管薄膜上旋涂二氧化钛溶胶,大幅度提高碳纳米管薄膜的场发射性能,包括显着降低其开启电场和阈值电场,明显提高电子发射稳定性。另外,还进一步通过控制二氧化钛溶胶反应时间和涂覆厚度实现了对碳纳米管/二氧化钛复合电极场发射性能的控制,获得了迄今为止场发射性能最佳的复合薄膜：超低的开启电场和阈值电场,优良的发射电流密度稳定性。(2)系统地研究了氧化性气体(空气)和非氧化性气体(氮气和氩气)氛围中,不同气压对丝网印刷制备的碳纳米管薄膜的场发射性能的影响。无论在氧化性气氛还是非氧化性气氛中,碳纳米管的场发射性能随着气压的上升而下降。但是碳纳米管的场发射性能在氧化性气氛中衰减的更快。针对在气体吸附、气体离子碰撞以及焦耳热等叁种机制下解释了不同气氛中,气体对碳纳米管薄膜场发射性能的影响。另外,还利用二氧化钛复合的碳纳米管薄膜作为场发射阴极代替纯碳纳米管薄膜阴极,显着改善了低真空下的碳纳米管薄膜的场发射性能,拓展了碳纳米管场发射器件的应用。(3)通过石墨烯与碳纳米管的复合,形成石墨烯/碳纳米管复合场发射阴极,明显提高了碳纳米管薄膜的场发射性能。石墨烯与碳纳米管的复合,降低了碳纳米管薄膜与银衬底的接触势垒,提升了电子传输效率。另外,还通过控制复合薄膜中石墨烯的含量、对比复合薄膜的制备方法系统地优化了复合薄膜的场发射性能。(4)凭借半固化的有机硅(Polydimethylsiloxane, PDMS)柔性衬底的独特性能,通过结合真空抽滤法和简单的膜转移技术成功制备了全碳纳米管柔性场发射器件,并系统研究了器件弯曲方向和弯曲程度对柔性器件场发射性能的影响及其影响机理。
邹儒佳[5]2009年在《丝网印刷碳纳米管薄膜场致发射性能的研究》文中指出自从碳纳米管(CNTs)在1991年问世以来,碳纳米管特性引起了全世界众多科学家的广泛关注。碳管具有优异的电学、力学性能,可以在许多领域得到应用,尤其是它具有大的长径比,低的功函数,良好的导电性和纳米级的尖端,使其能够在相对较低的电压下就能长时间地发射电子,因此被认为是一种优良的场致发射阴极材料,并有望在场致发射平面显示器中得到广泛的应用。本文先简单介绍了冷阴极场致发射器件的发展过程,其次详细叙述了碳纳米管,其中包括碳纳米管的发现过程,碳纳米管的结构,碳纳米管的性质,碳纳米管的应用,碳纳米管的传统的制备方法,碳纳米管的生长机制,表征手段。我们还用化学气相沉积方法在金属衬底上制备碳纳米管并对制备的碳纳米管进行了简单提纯。然后本文使用丝网印刷法制备得到了碳纳米管场致发射冷阴极,对碳纳米管丝印浆料的配制、丝印工艺和样品的烧结等工艺进行了研究。用丝网印刷法制备得到了碳纳米管场致发射冷阴极,并在真空室中使用二极结构测试了场致发射性能。最后,本文通过提出几种对碳纳米管阴极薄膜的后期处理方法,来改善碳纳米管阴极薄膜的场致发射特性,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和Raman光谱对处理前后的碳纳米管阴极形貌变化和碳纳米管结构变化进行了分析,初步得到了具有较好场致发射特性的阴极处理方法。本文主要研究结果如下:1.采用丝网印刷法制作碳纳米管薄膜并对碳纳米管阴极薄膜进行了场致发射性能的研究,研究发现碳纳米管阴极薄膜的开启电压为2.4 V/μm。3.1 V/μm电压下,发射的电流密度约为117.7μA。2.采用丝网印刷法制作碳纳米管薄膜,用毛刷法对碳纳米管阴极发射薄膜进行后期处理,结果发现碳纳米管的场致发射特性有很大的改善。开启电压从2.4 V/μm降到1.6 V/μm。在电压为3.0 V/μm时,发射的电流密度从105.1μA上升到1379.4μA,场致发射的均匀性和稳定性有很大的改善。3.采用丝网印刷法制作碳纳米管薄膜,用电流法对碳纳米管阴极发射薄膜进行后期处理,结果发现碳纳米管的场致发射特性有很大的改善。开启电压从2.4 V/μm下降到1.6 V/μm。在电压为3.0 V/μm时,发射的电流密度从94.8μA增加到896.7μA,场致发射的均匀性和稳定性得到了很大的改善。4.采用丝网印刷法制作碳纳米管薄膜,用毛刷和电流联合法对碳纳米管阴极发射薄膜进行后期处理。处理后碳纳米管的场致发射的开启电压从2.4 V/μm降到1.6 V/μm,在电压为3.1 V/μm时,发射的电流密度从117.7μA上升到1642.5μA,同时,发射的稳定性也得到了改善,在3.1V/μm的条件下,处理后的发射电流波动减小,波动从20%降到5%左右,发射的均匀性也有很大的改善。5.采用丝网印刷法制作碳纳米管薄膜,电解法对碳纳米管阴极发射薄膜进行后期处理。处理后碳纳米管的场致发射的开启电压从2.4 V/μm下降到1.4V/μm。在电压为3.0V/μm时,发射的电流密度从102.6μA增加到1864.2μA,场致发射的均匀性和稳定性有很大的改善。6.采用丝网印刷法制作碳纳米管薄膜,毛刷和电解联合法对碳纳米管阴极发射薄膜进行后期处理。与处理前比较,处理后碳纳米管的场致发射的开启电压从2.4 V/μm降到1.6 V/μm。在电压为3.1 V/μm时,发射的电流密度从117.7μA上升到2374.6μA,同时,发射的稳定性也得到了改善,在3.1 V/μm的条件下,处理后的发射电流波动减小,波动从20%降到4%左右,整个发射平面都有很好的发射的均匀性。
郁可[6]2004年在《基于纳米结构的场致电子发射研究》文中提出纳米材料与结构由于和相应的体材料相比，具有许多独特的性能和诱人的应用前景，引起了各国研究人员的极大兴趣和关注。目前，最具实用化和市场化的应用领域是利用某些纳米材料和结构的优异电子场发射性能来制作场发射平板显示器。从而场发射阴极材料也就成为整个纳米材料研究的热点之一。本论文在国家杰出青年、自然科学基金(Nos．69925409、10374027)和上海市科委重点科技项目(No．015211066)的联合资助下，对叁种纳米材料、结构，即：纳米碳管、纳米硅和氧化锌纳米结构的薄膜制备、微结构和其电子场发射性能进行了深入研究。主要结论和创新性成果如下： 1) 采用丝网印刷和电泳淀积方法大面积制备了碳纳米管薄膜，考察了退火处理和氢等离子体处理(HP)工艺对碳纳米管薄膜的影响，发现退火和HP处理可以改善碳纳米管薄膜的场发射性能，并使其开启电场、阈值电场和发射点密度分别达到1.1、5.3 V／μm和10~5／cm~2。氢HP处理后一种碳纳米管的新结构被发现。通过SEM、TEM、HRTEM、Raman谱、XPS和FTIR谱研究了氢等离子体处理前后碳纳米管薄膜的表面形貌和微结构特征，讨论了HP处理后的碳纳米管结构变化机制以及其电性质和场发射性能转变的原因。 2) 首次对碳纳米管和纳米铁粉共球磨进行研究。通过SEM和TEM对球磨后碳纳米管的表面形貌和微结构进行了考察。实验结果显示球磨8小时后原碳纳米管的封闭端头被打开，并在纳米管壁上产生了扭曲变形的石墨层。球磨后碳纳米管薄膜的电子场发射性能得到了很大的改善，开启电场和阈值电场可分别达到2.1 V／μm和5.6 V／μm，发射发射密度可达到10~4／cm~2。 3) 首次利用可溶于有机溶剂的MWNT-ODA，通过旋涂技术制备了均匀的碳纳米管薄膜，通过电子显微镜和显微Raman谱表征了HP处理前后的MWNT-ODA薄膜，发现HP处理后的MWNT-ODA薄膜表面被一层碳纳米颗粒覆盖，并且其场发射性能得到了极大改善，开启电场和阈值电场分别达到0.5 V／μm和3.2 V／μm，发射点密度可达到10~3～10~4／cm~2。 4) 首次采用电化学阳极氧化方法在P型(100)硅片上成功制备了颗粒尺寸均匀、 摘要............脚口旦鱼鱼鱼鱼旦，...排列紧密、晶向一致的单晶纳米硅薄膜。并对不同颗粒大小、不同膜厚和氢等离子体处理前后样品的电子场发射性能进行了测试，实验结果表明，这种纳米硅薄膜具有较低的开启电场，发射电流和发射点密度适中，是一种有潜力的场发射阴极材料。 5)采用热蒸发技术成功制备了大量四角状和线状ZnO纳米结构。该制备工艺不需要真空和使用其它金属催化剂和添加济，适用于工业化生产。首次研究了这些四角状ZnO纳米结构的电子场发射特性。实验发现其开启电场为1 .SV/禅m与多壁碳纳米管相当，是一种可替代碳纳米管的有巨大应用潜力的场发射阴极材料。 6)首次采用气相输运方法在有金属填充的多孔硅、纳米硅衬底上制备了ZnO纳米棍、纳米带和纳米柱。通过催化剂和衬底结构图形化实现了ZnO材料的图形化和选区生长。场发射测试表明，这些样品具有较低的开启电场和阂值电场，较高的发射点密度以及均匀一致的发射像。
杨光敏[7]2010年在《碳纳米管、纳米金刚石、空心碳球及其复合物的PECVD制备和特性研究》文中指出随着纳米技术的飞速发展,纳米碳材料越来越受到人们的关注。由于碳原子具有良好的成键性能,碳元素组成的物质具有多种丰富的形貌和优良的性能。近年来,纳米金刚石、碳纳米管及其复合物、碳球等碳基材料受到了人们的广泛关注。碳纳米管以其高的长径比、良好的导电性、化学稳定性、热稳定性和力学性能而成为理想的场发射冷阴极材料之一。研究表明,将碳纳米管和其它材料复合后,将会获得场发射性能更加优异的材料。近几年来,碳纳米管复合物的研究已经成为碳纳米管应用研究的热点之一。在本文工作中,我们采用PECVD方法,通过对基片采用不同的预处理和选取不同的沉积参数,成功地合成了碳纳米管及碳纳米管/纳米金刚石复合物,并探讨了它们的生长机制和场发射性能;此外,我们还合成出树状碳纳米管和翅膀状碳纳米管,并探讨了不同形貌的碳纳米管生长机制及其场发射性能。由于碳纳米管具有独特的结构特点和稳定的化学性质,因此可以作为金属、无机材料、聚合物、以及生物分子的理想载体。金属铁、钴、镍等磁性纳米颗粒在空气中或酸性环境中是不稳定的,因此近年来人们一直在探索将硅、有机聚合物以及碳等作为纳米金属颗粒保护壳。然而,目前所面临的挑战是如何用一种简单的方法合成尺寸可控的碳包覆的金属纳米颗粒。在本文工作中,我们采用PECVD方法,合成出碳纳米管/碳包覆的铁纳米颗粒复合物,并研究了其磁学特性。在现代科学和技术中,空心碳球可以应用到很多行业中,如作为新型电极材料、气体储存材料、药物传输工具、催化剂的载体等。随着越来越多的科研工作者成功制备出空心碳球,其生长机制众说纷纭。在本文工作中,我们采用PECVD方法合成了非晶空心碳球,并探讨了其生长机制。
李华洋[8]2006年在《碳和掺杂碳纳米管的制备及场发射性能研究》文中提出本论文采用催化热解二甲苯的方法制备出纯碳纳米管，铟掺杂碳纳米管，定向生长碳纳米管以及金胶催化碳纳米管。通过扫描电子显微镜，透射电子显微镜，拉曼光谱仪对这些碳纳米管进行形貌观察和表征：纯碳纳米管和定向生长碳纳米管具有良好的碳纳米管石墨层结构和典型的石墨拉曼峰；纯碳纳米管和铟掺杂碳纳米管的形貌结构明显不同，铟掺杂对纳米管的弯曲程度，缺陷程度都产生了明显的影响，拉曼光谱信息进一步证实铟掺杂的石墨化程度较差，缺陷较多；用金胶做为催化剂，成功地在不锈钢和多晶硅的表面生长出了纯碳纳米管，说明尺寸在纳米级别的金颗粒同样具有催化生长多壁碳纳米管的能力，并且扫描电镜观察结果与拉曼光谱分析表明不锈钢表面碳纳米管大量生长并且纳米管的结晶度相对较高。 在此基础上，我们使用旋转涂覆的方法，在不同基底表面将上述各种碳纳米管制备成导电薄膜。在5.0x10~(-5)Pa的高真空度下，对各种碳纳米管薄膜进行了场发射性能测试，并对它们进行了场发射性能的比较研究。利用测得的场发射电流数据，绘制出场发射j-E曲线和F-N拟合曲线，利用图上算出的F-N拟合曲线斜率估算出了各自的平均场增强因子β值，并对测试中场发射性能的衰减问题进行了分析。得到以下结论：通过在基底表面喷涂导电胶等方法可以使得旋转涂覆法制备的碳纳米管薄膜的场发射能力得到提高，抗衰减性能得到改善，在多晶硅片上面生长的定向碳纳米管薄膜也具有比较好的场发射性能；经过与纯碳纳米管的场发射性能进行比较，掺杂铟原子的碳纳米管结构中具有比较多的缺陷，表面形貌也和纯碳纳米管大不相同，具有更好的场发射性能；对于金胶催化碳纳米管的测量分析证明它比铁催化生长的碳纳米管具有更好的场发射性能和发射均匀性。
鲁博[9]2008年在《一维SiC纳米晶/非晶复合材料的场发射性能研究》文中指出一维纳米SiC材料由于其宽带隙半导体特性,具有比石墨材料更低的功函数,且具有高的热稳定性、化学稳定性和机械强度,因而一维纳米SiC材料成为场发射阴极的优质备选材料,在大屏幕平板显示、微波放大器等领域具有大的应用潜力。本文系统地研究了一维SiC纳米晶/非晶复合材料(以下简称一维纳米SiC材料)的制备和场发射性能,包括与碳纳米管场发射性能的比较及直径变化对一维纳米SiC材料绝对场增强因子的影响。除此之外,还初步研究了室温下一维纳米SiC材料的发光性能。以碳纳米管这种可控制备技术已很成熟的材料为基础,用碳纳米管做为模板,通过Si原子和碳纳米管的固态反应制备出了不同直径的垂直取向一维纳米SiC材料阵列。XPS、HR-TEM分析表明一维纳米SiC材料实际上是非晶态的a-Si1-xCx (x≥0.5)纳米纤维和3C-SiC纳米晶颗粒组成的复合结构。制备出的一维纳米SiC材料有着特殊的“树状形貌”。这种特殊的形貌是高温环境下Si原子和C原子通过碳管模板外壁的“开口”缺陷进行双向扩散反应而形成的。使用使用场发射测试仪来进行样品的场发射性能测试。制备的一维纳米SiC材料具有较好的场发射性能,开启场强低至1.1 V/μm(直径90nm样品),场发射F-N曲线表现为两段斜率不同的直线,我们利用一个已有的“顶-边”发射模型来解释这种特殊的场发射行为。与碳纳米管相比较,一维纳米SiC材料具有更加优异的场发射性能主要归因于SiC材料具有比石墨(碳纳米管)更低的功函数。同时,一维纳米SiC材料的“树状”分支结构实际上增加了发射端的数量,有助于提高场发射性能,在大场强下没有出现发射电流饱和的现象。根据纳米管场发射增强因子与电极间距的普适关系,我们计算出了不同直径一维纳米SiC材料样品的绝对场增强因子β0,验证了随着SiC纳米纤维直径的减小,绝对场增强因子β0呈明显增大的趋势,为提高一维纳米SiC材料的场发射性能工艺设计思路提供了依据。利用荧光光谱仪测试了一维纳米SiC材料的发光性能。室温下,一维纳米SiC材料样品在波长675nm纳米(红光区)处存在着较强的光发射,发光峰的半高峰全宽仅为9.1nm,显示出良好的单色性,对应PLE谱的峰位在449nm。根据量子尺寸限制效应模型对SiC纳米晶带隙做了理论计算,3.8nm 3C-SiC纳米晶的“带隙”为2.7eV(457nm),与PLE谱的峰位吻合。结合理论计算的结果,我们用一个“叁能级(three level)”模型来解释SiC纳米纤维的发光机制:从SiC纳米晶中激发的载流子通过非辐射越迁驰豫到界面态,然后复合发光。氢化处理后的样品PL谱发光峰蓝移至520nm,而PLE谱的峰位保持不变,进一步证明了我们对发光机制的推测。
乜伟[10]2010年在《碳纳米管阵列场发射性质的研究》文中研究指明人类自二十世纪九十年代初发现碳纳米管起,基于其出色的电学、力学、磁学等方面的性能,可以在各种各样的领域中应用,所以受到了世界范围内许多科学研究者的关注。通过大量实验研究表明碳纳米管是由单层或多层石墨烯片层卷曲形成的,碳纳米管不但有直径为纳米量级,长度为微米量级的同轴中空管状的基本结构,而且有微小尖端(纳米级)、出色的力学性能、良好的化学稳定性等独特结构和性能。伴随着现代科技日新月异的发展,碳纳米管的制备方法、制备技术和提纯工艺发展也逐步走向成熟,大规模生产高纯度的碳纳米管已经可以实现。说明了碳纳米管是一种优良场发射阴极材料。本论文首先对碳纳米管场发射的研究进展及大量前期实验进行分析与总结,在阐述碳纳米管场发射理论基础之上,对碳纳米管阵列场发射性质进行研究。然后在对碳纳米管阵列制备方法及影响因素的基础上,研究了用模板法制备出的碳纳米管阵列的场发射性能,依据聚合物本身的性质,探索性的用模板法制备以聚合物为载体的定向碳纳米管阵列,并对结论进行理论分析和解释。其次在碳纳米管阵列场发射研究中着重研究了六角密排碳纳米管阵列与四角排列碳纳米管阵列的场发射性能,分别建立碳纳米管阵列模型,通过求解拉普拉斯方程对两种碳纳米管阵列的场发射性能进行研究,得到了碳纳米管阵列尖端的电势分布及场增强因子。同时得出了碳纳米管阵列六角密排碳纳米管阵列及四角排列碳纳米管阵列的阵列密度、管间距及排列形状等参数对碳纳米管阵列场发射性能的影响。分析了六角密排阵列及四角阵列各自的优势,并选取相同参数条件下进行比较。研究结果表明：在相同的参数条件下,四方排列碳纳米管阵列的场发射性能低于六角密排碳纳米管阵列。并且进一步依据上述结论在碳纳米管阵列模型中理论计算出了在有机质填充碳纳米管阵列过程中有机质与碳纳米管的质量比,为实际生产大规模定向碳纳米管阵列提供了理论参考。
参考文献：
[1]. 纳米碳管的制备、复合材料以及场增强因子的研究[D]. 王新庆. 浙江大学. 2004
[2]. 碳纳米管薄膜场发射显示器的制备及其性能研究[D]. 伊兰. 浙江大学. 2014
[3]. 纳米金刚石复合涂层场发射关键技术研究[D]. 杨延宁. 西北大学. 2010
[4]. 基于碳纳米管及其复合材料的场发射器件的制备及其性能研究[D]. 徐进卓. 华东师范大学. 2015
[5]. 丝网印刷碳纳米管薄膜场致发射性能的研究[D]. 邹儒佳. 东华大学. 2009
[6]. 基于纳米结构的场致电子发射研究[D]. 郁可. 华东师范大学. 2004
[7]. 碳纳米管、纳米金刚石、空心碳球及其复合物的PECVD制备和特性研究[D]. 杨光敏. 吉林大学. 2010
[8]. 碳和掺杂碳纳米管的制备及场发射性能研究[D]. 李华洋. 郑州大学. 2006
[9]. 一维SiC纳米晶/非晶复合材料的场发射性能研究[D]. 鲁博. 天津理工大学. 2008
[10]. 碳纳米管阵列场发射性质的研究[D]. 乜伟. 兰州理工大学. 2010