碳纳米管薄膜的场发射特性研究*

碳纳米管薄膜是一种能应用于场发射平面显示器等器件中的新型冷阴极材料。该文用Ni作为催化剂，采用催化热解法在硅片上制备了多壁碳纳米管薄膜场发射阴极，反应气体为乙炔、氢气和氮气。用SEM和TEM分析了其结构，证明了碳纳米管的直径在50~70  nm间。进而采用二极管结构，在优于10-4Pa的真空度下，测试了它的场发射特性，理论分析表明碳纳米管薄膜的场发射实际上来源于突出于薄膜表面的部分碳纳米管顶端。该阴极的开启电场为8  V/μm；在11  V/μm时测试到了最大的发射电流密度2  mA/cm2，满足场发射平面显示器的要求。In  this  paper,  Nanotubes  films  are  grown  by  thermal  chemical  vapour  deposition  on  silicon  substrates  with  nickel  as  a  catalyst  particle.  The  SEM,  TEM  has  been  used  in  order  to  determine  the  structure  of  the  films,  which  show  that  the  diameters  of  nanotubes  are  50~70  nm.  characterization  has  been  measured  on  the  CNT-anode  setup  room  temperature  and  in  a  vacuum  chamber.  The  Fowler-Nordheim  plot  shows  a  good  linear  fit,  indicating  that  the  emission  current  only  comes  from  the  protruded  nanotubes.  Threshold  field  strength  of  this  nanotubes  film  is  about  8  V/μm  for  an  emission  current  of  1  μA,  and  the  most  field  emission  current  densities  of  more  than  2  mA/cm2  are  measured  for  11  V/μm.  In  addition,  the  bright  light  spot  can  be  observed,  while  emitted  electron  bombardment  fluorescent  screen.