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碳纳米管自发现以来,以其独特的结构、优异的力学、电学以及化学稳定性等特性而成为场发射领域的国际研究热点。目前,利用碳纳米管优异的电学性能,人们已在碳纳米管场致电子发射及相关应用领域取得重要进展。同时电子在准一维碳纳米管中的输运理论研究也取得了良好进展。对于碳纳米管冷阴极的研究必然涉及到碳纳米管与电极的接触问题。多年来人们采用各种方法和手段以降低碳纳米管与电极的接触电阻。但是如何实现稳定、可靠、可重复的碳纳米管与电极间的良好电学接触仍然是人们关注的重要课题。
从碳纳米管场发射的过程分析,如何实现碳纳米管与衬底的良好电学接触,可能是改善碳纳米管场发射性能的重要途径之一。本论文采用电泳组装技术制备了碳纳米管冷阴极,并通过在其表面沉积高功函数金属材料,分析,研究其场发射特性,在实验上证明了碳纳米管与衬底的电学接触是影响碳纳米管场发射性能的重要因素。为改善碳纳米管与电极的接触状况,本文通过在碳纳米管电泳液中掺加适量的超细银粉颗粒,制备出掺加银粉的碳纳米管冷阴极,并进行了场发射性能测试。结果表明,其场发射性能远好于在相同条件下制备的不掺加银颗粒的碳纳米管冷阴极薄膜。通过对其场发射的细致分析,认为超细银粉颗粒对碳纳米管场发射的影响原因主要在两方面:其一是由于银颗粒的存在改善了碳纳米管与衬底ITO玻璃的电学接触,另一方面是银颗粒无规则地分散在碳纳米管冷阴极表面上,而由于尺寸为微米级的银颗粒将部分区域的碳纳米管覆盖,这样相当于在碳纳米管冷阴极上造就了很多边缘,降低了碳纳米管之间的屏蔽效应,增强了场增强因子,从而改善了碳纳米管的场发射性能。