一步TCVD法制备大面积碳纳米管冷阴极及其场致发射性能研究

摘要

本文提出一步热化学气相沉积法（TCVD）热解二茂铁，并直接在硅衬底上制备大面积（1 cm²）、高质量碳纳米管（CNTs）场致发射冷阴极阵列的制备工艺.通过调控二茂铁的热解温度（650～1000℃），获得了最佳的二茂铁的碳转化效率以及高结晶度的碳纳米管阵列.研究了不同热解温度下制备的碳纳米管微观形貌及其对场致发射性能的影响机制.场致发射实验测试表明在热解温度850℃条件下制备的碳纳米管冷阴极其开启电场（10μA/cm²）和阈值电场（1 mA/cm²）分别为1.32 V/μm和2.64 V/μm，最大电流密度为14.51 mA/cm²，对应的场增强因子为13 267，表现出良好的场发射性能.本文提出的一步制备碳纳米管冷阴极阵列的制备方法无需任何蚀刻气体或光刻图案工艺，该方法安全、经济、可重复性好，在碳纳米管场发射冷阴极领域具有广阔的应用前景.

关键词

碳纳米管 / 化学气相沉积法 / 二茂铁 / 热解温度 / 场致发射