科学研究

柔性冷阴极新进展

来源:武汉光电国家研究中心   作者:  发布时间:2010年10月25日  点击量:

由于在场致电子发射平板显示器、电子枪、X射线放射治疗、微波放大器件等真空微电子器件中具有重要的运用,因此基于准一维纳米材料冷阴极的研究引起了人们极大的研究兴趣。其中,由于在可卷曲场致电子发射平板显示器和柔性电子器件中具有重要应用前景,目前有关在柔性衬底上生长准一维纳米材料冷阴极已经成为一个研究热点。在此之前,已经有一些关于柔性冷阴极的研究报道,其主要工作是利用高分子聚合物作为衬底,然后在衬底上生长碳纳米管或纳米纤维。尽管取得了一些研究进展,但是存在以下几个主要问题:1、高分子聚合物衬底导电和导热性能差,从而使得所制备的柔性冷阴极场致电子发射电流密度低,容易击穿;2、碳纳米管与高分子聚合物衬底的粘附性不好,容易脱落。因此,如何制备一种高度柔性且具有优异场致电子发射性能的冷阴极材料是人们所关心的问题。

纳米能源技术与功能器件研究团队的博士生张翔辉、曹远志、孙婉妹和肖旭等人在周军教授、王中林教授和高义华教授的指导下,与中山大学陈建教授课题组以及武汉大学胡雪蛟教授课题组一起在柔性冷阴极材料上开展卓有成效的合作研究。他们采用柔性的碳布(利用碳纤维织成的布)做为衬底(这种碳布具有优异的电导和热导性质以及高的熔点和热稳定性),并利用热蒸发法在碳布上生长了氧化钨纳米线。研究表明,碳布在生长氧化钨纳米线之后仍然保持高度柔性及高的电导和热导性质,其热导率为1.6 W m−1K−1,比高分子聚合物衬底的热导率要高1个数量级。场致电子发射性能研究表明,生长在碳布上的氧化钨纳米线冷阴极的阈值电场为4.30 MV m-1,发射电流密度超过高分子聚合物衬底基碳纳米管1-2个数量级,其发射电流波动性约为5%。该研究成果为研究轻质量、可卷曲场致电子发射平板显示器提供了一个基础。审稿给予了高度的评价,认为:“ This work demonstrated a new type of flexible nanoelectronic deviceswhich could impact the important field in flexible and light-weight portable electronics…”,“ The carbon cloth based WO3-x emitters are flexible and rodustwith high conductivity and low threshold fieldwhich suggests a quite exciting and promising device demonstration”。

该研究工作得到了华中科技大学启动基金、教育部新世纪优秀人才支持计划、国家自然科学基金以及广东省自然科学基金项目的支持。研究结果于1013正式发表在Advanced Materials杂志的网络在线上。

(责任编辑:陈智敏)