单壁纳米碳管薄膜的制备及其场发射性能研究

摘要

纳米碳管是由石墨烯片卷曲而成的具有独特结构的无缝、中空的准一维材料。它重量轻,六边形结构完美,具有许多异常的力学、电学和化学性能,引起了各界广泛关注,也引发了纳米碳管的研究热潮和纳米科技的飞速发展。纳米碳管具有极大的比表面积、纳米级针尖尖端半径、极高的机械强度、良好的化学稳定性、低的阈值电场和高的场发射电流密度等特性,被认为是目前最有前途的阴极场发射材料之一。本文首先介绍了纳米碳管的一些基本知识,包括纳米碳管的发现、基本特征、种类、制备方法及应用前景。并着重介绍了纳米碳管在场发射方面的应用现状;然后介绍了利用电弧放电法制备单壁纳米碳管薄膜及其表征;最后利用此单壁纳米碳管薄膜作为场发射阴极,研究其场发射性能,并简述了该薄膜作为场发射阴极材料存在的问题与展望。
　　 第一章绪论
　　 本章简要地回顾了纳米碳管的发现过程,介绍了纳米碳管的性能特征,阐述了纳米碳管的制备、种类以及应用。其中纳米碳管在场发射中的应用是本章的重点,并详细介绍了纳米碳管场发射显示器的原理、制备工艺、场发射机制以及存在的问题与应用前景。
　　 第二章电弧放电法制备单壁纳米碳管薄膜及其表征本章着重介绍了对传统电弧放电装置进行改进后,采用填充催化剂法,在玻璃基底上直接生长单壁纳米碳管薄膜,并对此薄膜进行了提纯。利用电子显微镜,拉曼光谱,热重曲线对其进行表征。结果表明,该方法制备的单壁纳米碳管薄膜具有纯度高,厚度均匀,面积大等优点。
　　 第三章单壁纳米碳管薄膜在场发射显示器中的应用研究本章介绍一种利用单壁纳米碳管薄膜作为阴极材料制作的场发射显示器件。采用在玻璃基底上直接生长单壁纳米碳管薄膜作为场发射阴极;另一玻璃基底上附有氧化铟锡薄层作为阳极,利用丝网印刷法,在阳极上涂覆荧光粉,并组装场发射显示器件。测试该场发射显示器的相关性能:如伏安曲线,亮度曲线,发光图像等。结果表明,单壁纳米碳管薄膜作为场发射阴极具有发光均匀,开启电压低,发光亮度较高等优点,是一种优秀的场发射阴极材料。最后简述了纳米碳管作为场发射阴极材料存在的问题及对未来的展望。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 纳米碳管的发现及性能特征

1.1.1 纳米碳管的发现

1.1.2 纳米碳管的结构及性能特征

1.2 纳米碳管的种类

1.2.1 单壁纳米碳管

1.2.2 双壁纳米碳管

1.2.3 多壁纳米碳管

1.3 纳米碳管的制备

1.3.1 化学气相沉积法

1.3.2 电弧放电法

1.3.3 激光法

1.3.4 其他制备方法

1.4 纳米碳管的应用

1.4.1 纳米碳管在场致发射中的应用

1.4.2 纳米碳管在其他方面的应用

1.5 本章小结

参考文献

第2章 电弧放电法制备SWCNT薄膜及其表征

2.1 引言

2.2 SWCNT薄膜的制备

2.2.1 SWCNT薄膜的制备装置研究

2.2.2 SWCNT薄膜的直接生长

2.2.3 SWCNT薄膜的纯化

2.3 SWCNT的表征

2.3.1 SWCNT的电子显微镜表征

2.3.2 SWCNT的拉曼光谱

2.3.3 SWCNT的热重分析

2.4 本章小结

参考文献

第3章 SWCNT薄膜在FED中的应用研究

3.1 引言

3.2 SWCNT薄膜在FED中的应用研究

3.2.1 实验方法

3.2.2 实验结果及讨论

3.2.3 结论

3.3 本章小结

参考文献

硕士期间成果

致谢