定向碳納米管薄膜的熱CVD制備及其場(chǎng)發(fā)射特性研究.pdf

1、碳納米管具有準(zhǔn)一維的結(jié)構(gòu)、良好的導(dǎo)電能力、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，由于其極高的長(zhǎng)徑比而且能在較低的宏觀電場(chǎng)下發(fā)射電子，因此被認(rèn)為是較為理想的場(chǎng)發(fā)射材料。 本文以二茂鐵為催化劑前驅(qū)體，采用化學(xué)氣相沉積方法裂解乙炔，通過(guò)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(duì)獲得定向碳納米管薄膜的生長(zhǎng)條件進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，采用浮動(dòng)催化方法制備碳納米管，由于充當(dāng)誘導(dǎo)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(zhǎng)受到限制而只沿垂直于襯底的方向生長(zhǎng)，形成碳納米管薄膜。并且當(dāng)襯底上的催化劑密度足夠高時(shí)才能得到整體定向性良好的碳納米管薄膜。對(duì)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(tuán)簇生成大量雜亂無(wú)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(duì)其結(jié)構(gòu)行進(jìn)觀測(cè)和分析的基礎(chǔ)上改進(jìn)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，優(yōu)化雙層定向碳納米管

3、薄膜的界面結(jié)合。分析表明兩次通入乙炔的間隔時(shí)間是影響界面結(jié)合的重要因素，從而提出了可以利用碳源的供給間隔時(shí)間在兩層碳管薄膜結(jié)合處引入一層其他成分的薄膜來(lái)合成具有一定功能的納米復(fù)合材料。 對(duì)實(shí)驗(yàn)制備出的碳納米管薄膜樣品進(jìn)行了場(chǎng)發(fā)射測(cè)試。定向碳納米管薄膜最后的開(kāi)啟場(chǎng)強(qiáng)為0.78V/μm(發(fā)射電流密度10μA/cm2)，發(fā)射電流密度達(dá)到1mA/cm2所需要的電場(chǎng)強(qiáng)度為1.08V/μm，達(dá)到該電流密度則可滿足場(chǎng)發(fā)射平板顯示器的需求。F-