不锈钢基底上的碳纳米管场发射阴极及其在像素管中的应用

2009-11-25 ,清华-富士康纳米科技研究中心

  碳纳米管(CNT)是一种管状结构的一维纳米材料,它具有极大的长径比、稳定的化学性质和很高的机械强度,这些特点使它成为最具潜力的场发射电子源。作为冷阴极电子源,CNT在真空电子器件中有广泛的应用,例如场发射显示器(FED)、X射线、背光源和像素等。

  将CNT光滑扩散在浆料中,用丝网纸箱印厂制版技艺和处里艺技术应该快捷地制作大户型的CNT 场放出阴离子。种艺技术普通将CNT浆料纸箱印厂制版在导电破璃基低上,虽然黑色不透钢材质基低有更有效的导电、导热性性,并轻易加装在电真空环境电子器件中。倘若将CNT浆料直接性纸箱印厂制版在黑色不透钢材质基低上,会因为CNT浆料与黑色不透钢材质的整合力不高,后面处里的阶段中,CNT浆料层因此会脱轨黑色不透钢材质基低。方便搞定此相关问题,你们发展进步了两层浆料形式,在不透钢基低和CNT 浆料层相互两者之间提高好几回层银浆料对于调整层,种形式很大程度提高了CNT浆料层与不透钢基低相互两者之间的整合力,并就此制作了以不透钢为基低的CNT 场放出阴离子。从文中对制作的CNT 阴离子的外表面形貌和电流量- 电流值(I-V)本质特征来进行了学习,的结果行为出了高品质的场放出本质特征。

  作为场发射阴极的一个应用,CNT阴极通过真空封接的工艺组装在了三极型的像素管中。在实际应用中,像素管不仅可以作为单独的发光器件,而且有可能组成阵列作为户外大屏幕显示器。传统的像素管采用的是热灯丝作为阴极电子源,然而热灯丝电子源有较大的功耗,这限制了像素管的广泛应用,用CNT场发射阴极代替热灯丝阴极可以大大降低功耗。在本文中,采用CNT阴极的像素管可以工作在10kV的阳极高压下,在脉冲模式下具有均匀和稳定的发光效果,在50h的测试中,没有观察到明显的电流衰减。

1、实验

  实验首先配制了CNT浆料。CNT 浆料是含有CNT 的复合材料,它的主要成分是:直径为10nm的多壁碳纳米管(5%),InSnO2( 10%)和有机载体(85%);其中有机载体的成分有:乙基纤维素(粘结剂5%),松油醇(溶剂90%),邻位苯二甲酸二丁酯(增塑剂5%)。CNT浆料的制备过程大致可以分为以下三步:

  (1) 提纯疏散型性好的CNT饱和氢氧化钠悬浊液。应先将金属粉状的CNT 在二氯乙烷选用体细胞破损机疏散型30 min,最少每2gCNT须要500mL的二氯乙烷。为使CNT进1步疏散型,再将CNT 饱和氢氧化钠悬浊液超声波疏散型30min。根据这几步疏散型,仍有一点CNT小粒不会可溶性高,溶于水的, 后过滤水掉这部分不能疏散型的CNT 小粒,就受到了疏散型均的CNT 饱和氢氧化钠悬浊液。   (2) 光催化原理有机会质粒。在100℃的油浴及掺和设备的條件下,将乙基合成甲基纤维素消融到松油醇中,以后加如邻苯二甲酸二丁酯并蒸汽加热和掺和设备继续24h。

  (3)将CNT溶液与有机载体混合,并加入InSnO2。超声混合30 min,然后用90℃的水浴蒸发二氯乙烷,直至蒸干便得到了CNT 浆料。接下来,在不锈钢基底上制备CNT场发射阴极,制备流程如图1 所示。首先在不锈钢基底上印刷一层银浆料(NT-4734,Noritake Electronics),并用热空气使其固化,银浆料层的厚度约为20 μm。随后在银浆料层上印刷CNT 浆料层。将印刷好的不锈钢基底置于425℃的高温炉中进行烘烤、烧结,并通入氮气保护气氛。烧结之后,用胶带反复粘揭浆料表面,这个过程使得埋在浆料中的CNT露出表面,形成场发射尖端。

  我在扫面电商透射电镜(SEM)下研究方案了CNT金属电极的单单从表面形貌,并测试图片了它的场反射属性。在最后,CNT金属电极依据涡流封接的流程装配在了图片像数管路。图2 是图片像数管的空间结构类型提醒图,它具有着三极型的空间结构类型。钼网最为栅极使CNT反射电商,并能操纵反射电流量的大小不一,栅极与CNT金属电极由瓷器片分隔开,这句话内的差距约为300μm。栅极与金属电极我们一起形成了电商枪版块。与电商枪版块相较的是阳极荧光屏,荧光屏是指一个多层荧光粉和一约100nm厚的铝膜,铝膜一立多工作方面起着了导电的目的,另一类立多工作方面也起着了闪光层的目的。荧光屏使用了放光为红、绿、蓝这三种的颜色的低压荧光粉。荧光屏的长度为22mm,电商枪版块距荧光屏的差距为40mm。封装上的图片像数管路部的涡流度约为10-4Pa,依据消气剂的目的进1步提升了涡流度。

以不锈钢为基底的CNT 场发射阴极的制备流程采用CNT 阴极的像素管的结构示意图

图1 以不锈钢装饰管为肌底的CNT 场发阴离子的光催化原理程序  图2 所采用CNT 阴离子的图片像素管的空间结构图示图

2、结果和讨论

  图3 是CNT阴极表面形貌的SEM照片。从中可以看到有许多直立于浆料表面的CNT,这些露出表面的CNT构成了场发射尖端。CNT阴极的I-V特性曲线如图4 所示,栅极电位从500 V 变化到1600 V。根据Fowler-Nordheim(F-N)理论,场发射电流I 与材料的逸出功Ф 和发射体表面的局域电场强度F 的关系是:I∝(F2/Ф)exp (-BФ3/2/F), 其中B = 6.83×109 eV-3/2·V·m-1。局域电场F 通常表示为F=βE=β V/d ,β 是场增强因子,E是宏观电场强度。场发射I-V特性对应的F-N曲线则表示为ln(I/V2)∝(-BФ3/2d/β)V-1,它是一条斜率为负的直线。图4 中的插图是CNT 阴极的I-V曲线对应的F-N曲线,呈现出了完美的直线特征,这表明它是标准的场发射特性。CNT 的逸出功按4.6 eV 计算,根据F- N 直线的斜率可推知场增强因子β 为1228,这个结果与通常的CNT场增强因子是一致的。

CNT 阴极表面形貌的SEM照片CNT 阴极的I- V 特性,其中的插图是对应的F-N曲线

图3 CNT金属电极漆层形貌的SEM照片视频  图4 CNT金属电极的I-V形态,这其中的插图图片是相当于的F-N折线   在预期的分辨率管广泛应用中, 在栅极外加1500V的交流电端电阻值,阳极荧光屏外加10kV的交流电阻值力,在光学轰击荧光粉的反应下,取得了比较明朗的夜光功能。虽然在交流电最根本形式 下,光学对荧光粉的长期轰击极大拉长了荧光粉的的使用年限,为了荧光粉的年限是由它收到的正电荷量影响的。并且,交流电最根本形式 下荧光屏有很大的升温功能,这比较容易使分辨率管由热膨胀分散而故障。就此,分辨率管更适当在电电磁发生器最根本形式 下运转,阳极荧光屏的端电阻值仍为10kV的交流电阻值力,但栅极端电阻值由电电磁发生器电源线控制,频繁 为1 kHz,占空之比1%。为此,在电电磁发生器最根本形式 下分辨率管的年限是交流电最根本形式 的100倍,可是极大削减了功率,荧光屏最根本找不到升温功能。图5 是红、蓝、绿四色分辨率管在电电磁发生器最根本形式 下的夜光功能,她们的夜光不光滑可是增强,在50h的测试英文中,找不到了解到很大的交流电衰减。并且,进行实验测到的阳极交流电与栅极获取的交流电最根本完全相同,这讲解栅网对光学的互动交流率约为50%,假若采用了互动交流率更高的的栅网则会减低光学在栅微信的财产损失,加大力度骤增强光学的采用率。

在脉冲模式下,红、蓝、绿三色像素管的发光效果

图5 在脉宽形式下,红、蓝、绿三种颜色清晰度管的有光结果

3、结论

  主要采用丝网彩色印刷加工制作工艺 在不锈钢材质材料板肌底上顺利分离纯化了CNT浆料阴离子,在CNT浆料层和不锈钢材质材料板肌底内填加了银浆料充当缓冲间层,这提高了CNT浆料与不锈钢材质材料板肌底内的组合力。 皮带加工处理后的CNT阴离子行为 出了优质的场射的性质。充当实践app,分离纯化的CNT阴离子确认真空室封接加工制作工艺 装设在了三极型分辨率分液漏斗。在电磁玩法下,这分辨率管的带光匀称、不稳定性,有较长的使用寿命,还有有较低的工作频率。这作用导致什么和什么有会app于室外大屏体现幕体现器。