碳纳米管场发射冷阴极的低温制备及场发射性能..doc

.,20063天津市自然科学基金资助项目(批准号::qyxtj@ 2005211203收到,2006203224定稿○c2006中国电子学会碳纳米管场发射冷阴极的低温制备及场发射性能3秦玉香胡明李海燕张之圣邹强(天津大学电子信息工程学院,天津 300072摘要:利用纳米银的低温熔接性和良好导电性,、纳米银、粘性松油醇和有机溶剂混合研磨后涂敷在镀Cu玻璃基片上,250℃烧结30min后,纳米银颗粒之间互相熔接,Ts粘结成为整体膜,形成了表面平整、,结果表明:当CNTs∶Ag质量比率为1∶Ts阴极具有最好的场发射性能,阈值电场为419V/μm,当电场强度为517V/μm时,场发射电流密度为41mA/,Ts被熔接的银膜覆盖,高电压时场发射电流明显下降,:碳纳米管;纳米银;场发射特性;:6148;7970中图分类号:O46214 文献标识码:A 文章编号:025324177(200608214172051 引言场发射显示器(FED在平板显示领域具有广阔的市场和应用前景[1].过去多用金属(Mo,W等、Si、金刚石等材料作为场发射阴极,近年来,Ts的优良场发射特性引起人们极大的关注1由于具有很大的长径比和极小的尖端曲率半径,且化学稳定性好、机械强度高,使CNTs成为一种特别理想的场发射电子源[2,3],其发射稳定性比金属更好[4].用它作为阴极材料,不仅可以提高FED的性能,,碳纳米管场发射阴极的制作主要有直接生长法[5,6]和移植法[7,8],Ts薄膜阵列,但其工艺温度超过了玻璃基板的软化温度,Ts薄膜的制备,Ts场发射冷阴极通常是通过添加有机粘结剂、导电银浆或利用金属粉熔融的方法来制备[7~9].采用有机材料(例如环氧树脂作为粘结剂具有电导率低、易老化、可靠性差等缺点,而且碳纳米管常常被包埋影响发射效率;Ts阴极接触电阻较小,但却需要较高的烧结温度(>500℃,Ts,亦不利于器件的集成,此外,由于银等金属颗粒的粒径在数十微米以上,影响冷阴极的表面均匀性,℃的温度下熔融[10],,Ts场发射阴极, (CVD制备的多壁碳纳米管(MWNT作为制备冷阴极的场发射材料,采用体积比为1∶1的浓硫酸和***的混合液纯化MWNT粗品,采用射频磁控溅射法在玻璃基片上溅射300nm厚的Cu膜作为阴极导电层,将镀Cu玻璃基片先后在***和无水乙醇中各超声清洗10min,(购自长城金银精炼厂,粒径5~60nm按照质量比1∶3,1∶1,2∶1分别与适量无水乙醇混合,再加入少量十二烷基硫酸钠(014g/L,,再与适量粘性松油醇、少量***、正庚烷和正丁醇混合研磨,使CNTs分散均匀,,可控制浆料的流动性,以便于成膜;利用***、无水乙醇、正庚烷和正丁醇的挥发性不同,在烧结过程中,有机溶剂梯度挥半导体学报第27卷发,Ts冷阴极表面平整、,借助掩模,将CNTs浆料涂敷在洁净的镀Cu玻璃基板上,在250℃下空气中烧结30min,使有机溶剂挥发,纳米银颗粒熔融粘结,(SEM,JEOLJSM26700F和高分辨透射电子显微镜(HRTEM, Ts冷阴极的电子场发射性能测试采用简单的二极管结构,-5Pa的水平,用一不锈钢片作为阳极,Ts阴极发射出的电子, Schematicdiagramoftheexperimentalsetupusedforthemeasurementofemission3 ,银块体材料的熔点高达96015℃,而当颗粒尺寸降至5nm时,在低于100℃,Ts场发射冷阴极,不仅可以明显降低烧结温度,同时利用银的良好导电性,还可以使碳管上发射的电子源源不断地得到补充,具有稳定电流