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广告牌用碳纳米管像素管的研究 张鳃朱长纯李玉魁刘卫华 (西安交通大学电信学院邮编：710049；E-mail：chzhu@263．net) 摘要：本论文工作中，我们采用热解法制备了碳纳米管(carbon 为场发射阴极，制作了一种三极结构的发光像素管。此发光管器件具有稳定的发射电流和极高 的亮度。它可用于户外大屏幕广告牌的像素。 关键词：碳纳米管(CNT)，场致发射，显示 引言 …。碳纳米管是由类似石墨结构的六边形网格卷绕而成的、中空的“微管”，分为单层管(SWCNT) 和多层管(唧cNT)。随着对碳纳米管结构的确认，人们已在诸多不同的领域对碳纳米管进行了 研究。在显示技术研究方面，利用碳纳米管作为场发射尖端，以代替传统的热阴极发射尖端， 可使场发射平板显示器变得更清晰、更亮、更薄、面积更大，具有诱人的实用前景。 cNT本身具备作为场发射体的优良性质口]，使其成为场发射电子源的首选材料。CNT优势 化学稳定性：(4)CNT具有很高的机械强度。CNT的上述优势，使场发射显示技术中制备发射 阴极的工艺变得简单，而且器件的发射电流也较稳定。因而，碳纳米管作为一种场发射尖端材 料，受到了人们极大的关注。 本文采用了热解法制备CNT薄膜作为发光器件的阴极薄膜。实验证明，三极管结构的发光 管器件可以克服二极管结构发光器件所存在的发射电流不稳定和发光效率较低等涧题，而且此 器件有较低的开启电压和稳定的输出电流，具有一定的实用价值的。 试验 1碳纳米管薄膜的制备 本文采用了催化热解法制备碳纳米管。用分子式为FeC。。N8I{，。的酞菁铁作为生长碳纳米管 的原材料。酞菁铁在惰性气体中常压下约在5400C温度时升华，形成绿紫色烟雾，升华后的酞 菁铁气氛在约650。C温度下分解。本试验采用单温区的扩散炉，在此反应炉中，进行了酞菁铁 的还原分解反应，并同时淀积在硅基片上，生成碳纳米管。由于是单温扩散炉，所以我们首先 要测定扩散炉中的温度分布，使酞菁铁与基片分别达到各自所需的温度。由于酞菁铁的升华及 分解温度的不同，我们还采用了移动反应室，其反应室克服了单温扩散炉的缺陷，达到了双温 2)， 区扩散炉的作用。本实验中，我们通入氢气(H：)和氩气(Ar)的混合气体(体积比为h 氢气作为还原气体，氩气作为惰性保护气体。反应时，硅基 片的温度为8500C左右，酞菁铁处的温度为540。C左右，待反应结束后，在氧气的保护下，取 出样品，可观察到在硅基片表面上有均匀浓黑色绒状的膜层，将样品经Tml分析，基片 上的绒状膜层是具有较好的均匀性和方向性的碳纳米管，如图l所示。 圈1；磺纳米管黝{硪图像 2三级结构的发光管 兰极结构发光管的基本结构豢似干阴极射线管(clcT)。阔2为三极管结构发光管的基 镶浆粘在一壹径为12，6m，厚为0．5M静无磁不锈钢片上，俸鸯发光管静瓣辍。采用低熔 点玻璃将明擐和撼援固定成一体，嬲极与壤极之蛔的闼距为0。5飞。8∞。荧光爨捧为阳极， 阳极导电层为蒸镀在荧光糟层上的一璎报薄的铝膜，冀厚度大约为100’150 nm。铝膜可作为 良好的反射镜面，反射率高达90％以上【3】，大大的提高了荧光屏的光输出。阴极与阳极之间 的闯距约为60m。用真空管密封，在消气荆蒸散后，管中真空度的数薰级程107Toor以上。 锯膜 荧光耪 歪蔼玻璃 CNT 壤弼 图2；发先管基本缩梅示意餮 碳纳米繁明极接撼(OV)，控剁摄搬相对于阴极期0．3’2．0KY的_疋电压，为CNT尖端提 供一强电场，致使电乎逸出。阳极正电雕为5．O’7．0削。以加速从栅极逸出的电子，致使其 KV左 瞬中所知，就结构有～较好的糯控褥性，而髓开稿电篷也较低，开宿电逛约在0。2、o．3