导　　师： 孙卓

学科专业： G0207

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华东师范大学

摘　　要： 本文以碳纳米材料场发射应用为出发点，研究碳纳米材料的热化学气相(cvd)制备、碳纳米材料阴极及其场发射特性、碳纳米材料场发射显示原型器件的制造等。探索了从碳纳米材料生长、碳纳米材料场发射阴极制备(含丝网印刷和直接生长两种主要方法)到碳纳米材料阴极fed(c-fed)原型封装的整个工艺流程。主要包括： 1.采用自行研制开发的热cvd系统，以氢气(h2)为载气、乙炔(c2h2)为碳源，直接利用镍片作为基片和催化剂，实现了纯度高、均匀性好、面向场发射应用的碳纳米管/纤维(cnts/cnfs)批量制备。从反应产物的产量、扫描电镜(sem)形貌、拉曼光谱等方面研究了温度、催化剂等工艺参数对碳纳米材料生长的影响，优化得到批量生产适合场发射应用cnts/cnfs的最佳反应条件。从理论上定性探讨了金属片上碳纳米材料的生长机理。 本文开发的用于cnts/cnfs生产的热cvd系统，和传统的方法相比，避免了费时、成本高、工艺复杂的催化剂制备和产物纯化工艺，同时有低温生长、制备工艺简单、低成本、反应过程容易控制、可放大等特点，具有很大的工业应用潜力。 2.利用上述批量生产的碳纳米材料，采用丝网印刷工艺和新的阴极激活方法，在普通玻璃上制备出场发射性能优良的碳纳米材料阴极，研究了这种阴极激活工艺提高场发射性能的机理。丝网印刷阴极在500℃，c2h2/h2气氛中热处理20分钟后有效地提高了阴极的场发射性能。开启电场从5.0v降低到1.6v，在电场为2.6v/μm时，电流密度从2.0×10-4ma/cm2提高到1.0ma/cm2，同时发光密度和发射均匀性大大提高。 3.采用热cvd方法，在生长温度为500℃时，在玻璃衬底上实现了有良好场发射性能的cnts/cnfs薄膜直接生长。研究了不同催化剂种类对碳纳米材料薄膜的形貌及其场发射特性的影响，结果表明，ni-cu、cu、a-c：co等催化剂不能在低温下生长cnts/cnfsni-fe及ni-cr催化剂则获得了大量较高密度的cnts/cnfs，场发射测试显示它们有良好的场发射特性，包括较低的开启电场2.5v/μm、较大的电流密度及较好的发光均匀性。 4.研制了场发射性能良好的小尺寸二极型碳纳米材料fed原型器件。分别以低压荧光粉和上述生产的cnts/cnfs为原料，采用丝网印刷工艺制作阳极和阴极；通过改进真空荧光显示器生产线上的低熔点玻璃封接技术，解决了材料的工艺兼容性、材料之间的匹配、吸气剂的放置、工艺程序的优化等，成功封装了c-fed原型器件，实现了一套稳定、可靠且低成本的高真空封装技术。 综上所述，本文成功地探索出了从cnts/cnfs原材料生产、cnts/cnfs阴极制备、cnts/cnfs阴极后处理激活，直到器件封装的整个c-fed研制工艺流程。整个工艺流程有低成本、简单、和普通玻璃兼容(低温)、在已有的vfd工艺上实现封装、可放大等特点，有良好的工业应用潜力。

关 键 词： 碳纳米管 碳纳米材料 热化学 气相沉积法 场致发射

分 类 号： [TB383]

领　　域： [一般工业技术]