定向碳納米管薄膜的熱CVD制備及其場發(fā)射特性研究.pdf

1、碳納米管具有準一維的結構、良好的導電能力、化學穩(wěn)定性和機械強度，由于其極高的長徑比而且能在較低的宏觀電場下發(fā)射電子，因此被認為是較為理想的場發(fā)射材料。 本文以二茂鐵為催化劑前驅體，采用化學氣相沉積方法裂解乙炔，通過組合催化劑的引入方式及使用劑量在硅襯底上獲得了不同形態(tài)的碳納米管薄膜。并對獲得定向碳納米管薄膜的生長條件進行了分析。結果表明，采用浮動催化方法制備碳納米管，由于充當誘導因子的催化劑顆粒的存在使得碳納米管在其他方向上的生

2、長受到限制而只沿垂直于襯底的方向生長，形成碳納米管薄膜。并且當襯底上的催化劑密度足夠高時才能得到整體定向性良好的碳納米管薄膜。對于鍍Al、鍍Ni硅面，在二茂鐵分解形成的納米鐵顆粒與襯底上的Al和Ni顆粒分別形成的液相合金的作用下，碳原子團簇生成大量雜亂無序的碳納米管。 采用兩次分解乙炔的方法，在硅襯底上成功制備出雙層定向碳納米管薄膜。并且在用掃描電子顯微鏡(SEM)對其結構行進觀測和分析的基礎上改進實驗參數(shù)，優(yōu)化雙層定向碳納米管

3、薄膜的界面結合。分析表明兩次通入乙炔的間隔時間是影響界面結合的重要因素，從而提出了可以利用碳源的供給間隔時間在兩層碳管薄膜結合處引入一層其他成分的薄膜來合成具有一定功能的納米復合材料。 對實驗制備出的碳納米管薄膜樣品進行了場發(fā)射測試。定向碳納米管薄膜最后的開啟場強為0.78V/μm(發(fā)射電流密度10μA/cm2)，發(fā)射電流密度達到1mA/cm2所需要的電場強度為1.08V/μm，達到該電流密度則可滿足場發(fā)射平板顯示器的需求。F-