一步TCVD 法制備大面積碳納米管冷陰極及其場致發射性能研究

孫澤奇 王輝 張遠鵬 唐永亮 呂文梅 劉慶想 歐凱 夏鈺東 張彥博 薛嬙

摘要： 本文提出一步熱化學氣相沉積法（TCVD）熱解二茂鐵，并直接在硅襯底上制備大面積（1 cm2）、高質量碳納米管（CNTs）場致發射冷陰極陣列的制備工藝. 通過調控二茂鐵的熱解溫度（650～1000 ℃），獲得了最佳的二茂鐵的碳轉化效率以及高結晶度的碳納米管陣列. 研究了不同熱解溫度下制備的碳納米管微觀形貌及其對場致發射性能的影響機制. 場致發射實驗測試表明在熱解溫度850 ℃條件下制備的碳納米管冷陰極其開啟電場（10 μA/cm2）和閾值電場（1 mA/cm2）分別為1. 32 V/μm 和2. 64 V/μm，最大電流密度為14. 51 mA/cm2，對應的場增強因子為13 267，表現出良好的場發射性能. 本文提出的一步制備碳納米管冷陰極陣列的制備方法無需任何蝕刻氣體或光刻圖案工藝，該方法安全、經濟、可重復性好，在碳納米管場發射冷陰極領域具有廣闊的應用前景.

關鍵詞： 碳納米管； 化學氣相沉積法； 二茂鐵； 熱解溫度； 場致發射

中圖分類號： O462. 4 文獻標志碼： A DOI： 10. 19907/j. 0490-6756. 2024. 035002