碳納米管薄膜的制備及處理對場發射特性的影響

采取直接在硅片上真空蒸鍍NiCr合金作為催化劑，用化學氣相沉積法制備了碳納米管薄膜。并采用H2等離子體球處理碳納米管薄膜，測試其場發射特性，并與未經處理的碳納米管薄膜進行了比較，得到碳納米管薄膜開啟場強有所降低，為1～1.2 V/μm。對碳納米管薄膜進行老煉處理，最大場發射電流由12.3 μA提高到34 μA。
關 鍵 詞 碳納米管; 場發射; 化學氣相沉積法; 老煉

真空微電子學是上世紀80年代后期發展起來的一門新興學科，真空微電子器件兼有電真空器件和微電子器件的優點，在場發射平面顯示器、微波、毫米波器件和傳感器等領域中有著重要的應用前景[1-2]。真空微電子器件要獲得廣泛應用，穩定的電子源是其最重要的技術支撐。適用于真空微電子器件的理想電子源必須具有以下特性：
(1) 發射電流由電壓控制，驅動電壓最好是在現有集成電路所能獲得的范圍；
(2) 電子源必須能夠發射非常高的電流密度；
(3) 必須易于控制從外部電源所施加的能量密度，以產生所需發射的電流密度；
(4) 發射電子的能量散開應該與熱陰極相當。對于工程應用，還要求低噪聲、長時間工作壽命，以及長期穩定、均勻的電子發射。因此，到目前為止，真空微電子學相當大的一部分研究工作是尋求和獲得實用化的場致發射冷陰極。
碳納米管的發現[1]，引起了世界眾多科學家的廣泛關注，其優異的電學、力學、磁學性能，可在許多領域得到應用。尤其是它具有大的長徑比、低功函數，以及良好的導電性和納米級的尖端，使它能夠在相對較低的電壓下就能長時間發射電子，因此被認為是一種優良的場致發射陰極[3]，已經應用于掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等高分辨率電子束器件中，并有望在場致發射平面顯示器中得到廣泛的應用[4]。本文的研究對碳納米管薄膜進行處理，降低了開啟場強，并使最大場發射電流得到提高。