【摘要】：場致發(fā)射顯示器(FED)是一種新興的平板顯示器,它綜合了陰極射線管(CRT)的高畫質(zhì)和液晶顯示器(LCD)的薄型低功耗等平板顯示器的許多優(yōu)點,人們一直關(guān)注著其發(fā)展的前景。氮化碳是一種由理論預言提出的類似于氮化硅的共價化合物,具有較大的聚合能和力學穩(wěn)定性。氮化碳除了具有良好的機械特性和化學穩(wěn)定性,還可能具有比金剛石更小的電子親和勢,所以在場發(fā)射方面的潛力引起人們的關(guān)注。本文采用溶劑熱法制備氮化碳粉體材料,將氮化碳粉體材料沉積到不同襯底表面制成場發(fā)射陰極,測試不同襯底的陰極樣品的場發(fā)射性能。考察工藝條件的改變對其場發(fā)射性能的影響。首先,采用溶劑熱法,以三聚氯氰和疊氮化鈉為原料,二氯甲烷為溶劑,合成了石墨相氮化碳粉體材料。通過XRD、SEM、EDS、FTIR、TGA對產(chǎn)物的晶相結(jié)構(gòu)、組成成分和形貌進行表征,考察了反應溫度、反應時間、反應物質(zhì)量和有機溶劑的量等工藝參數(shù)對合成產(chǎn)物的影響。獲得了最佳工藝:反應溫度200℃、反應時間15h、溶劑的量20ml。合成的氮化碳以球狀或類球狀為主。其次,根據(jù)電泳的原理,設計了電泳液的配方,分別選用鈦片、石墨片、碳纖維布三種襯底,在襯底上電泳沉積氮化碳粉體制備場發(fā)射陰極,研究了電泳工藝參數(shù)的改變對樣品場發(fā)射陰極的性能影響。結(jié)果表明:(1)以鈦片為襯底時,研究了電泳時間、電泳電壓、電泳液濃度、氮化碳含量、熱處理溫度等參數(shù)對場發(fā)射陰極的影響,得到最佳實驗條件:電泳時間3min、電泳電壓30V、電泳液中鈦粉、碘和氮化碳分別為10mg、20mg、15mg、熱處理溫度為400℃,該條件下制備的樣品其開啟電場為5.20 V/mm,在電場為14 V/mm時場發(fā)射電流密度為105mA/cm~2。(2)以碳纖維布為襯底時,研究了電泳時間、電泳電壓、電泳液濃度、氮化碳含量等參數(shù)對場發(fā)射陰極的性能影響。得到最佳實驗條件:電泳時間3min、電泳電壓45V、電泳液中鈦粉、碘和氮化碳為10mg、20mg、20mg,該條件下樣品的開啟電場為0.23 V/mm,在電場為1.2 V/mm時場發(fā)射電流密度為300mA/cm~2。(3)以石墨為襯底時,研究了電泳時間、電泳電壓、電泳液濃度、氮化碳含量等參數(shù)對場發(fā)射陰極的性能影響。得到最佳實驗條件:電泳時間6min、電泳電壓60V、電泳液中鈦粉、碘和氮化碳為10mg、20mg、20mg,該條件下樣品的開啟電場為3.15 V/mm,在電場為8V/mm時場發(fā)射電流密度為200mA/cm~2。再次,采用溶劑熱法直接在碳纖維布和石墨兩種襯底上生長氮化碳粉體,制備場發(fā)射陰極,改變反應溫度、反應時間、溶劑的量等工藝參數(shù),通過對樣品的結(jié)構(gòu)、形貌和性能的表征,探究工藝參數(shù)條件對樣品場發(fā)射性能的綜合影響。結(jié)果表明:(1)碳纖維布襯底上生長氮化碳粉體制備場發(fā)射陰極,反應溫度為200℃、反應時間為15h、溶劑的量為20ml時樣品的場發(fā)射性能最好。該條件下樣品的開啟電場為0.35V/mm,在電場為1.4V/mm時場發(fā)射電流密度為160mA/cm~2。(2)石墨襯底上生長氮化碳粉體制備場發(fā)射陰極,反應溫度為220℃、反應時間為15h、溶劑的量為25ml時的樣品的場發(fā)射性能最好。該條件下樣品的開啟電場為4.08V/mm,在電場為18V/mm時場發(fā)射電流密度為290mA/cm~2。
【學位授予單位】：西北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ127.16;TB383.3
【圖文】：

圖 1-1 半導體能帶彎曲示意圖體能帶彎曲，電子轉(zhuǎn)移到導帶中，而寬禁帶半導體具有負的電子親逸出。表面態(tài)[23]對半導體場發(fā)射的影響也是要考慮的。材料的表面其電子狀態(tài)與體內(nèi)不同，因而在半導體禁帶中產(chǎn)生附加的能級，或掛鍵。在外加的電場下，半導體的表面勢壘高度和費米能級降低。不平衡的表面能級[24]。表面能級產(chǎn)生表面電荷，在表面區(qū)域產(chǎn)生內(nèi)的電場，導致屏蔽。因此，表面態(tài)的存在使外加電場產(chǎn)生屏蔽作用[化碳材料概述化碳的發(fā)現(xiàn)碳（C3N4）是實驗室合成的而不是天然物質(zhì)，最早報道的時間在 19 世通過對硫氰酸鹽[27, 28]、三嗪化合物[29]和七嗪化合物[30]等進行熱解制

第一章 緒論1.3.2 氮化碳材料的理論結(jié)構(gòu)Liu 和 Cohen 理論計算得出了 -C3N4的晶體結(jié)構(gòu)[45]，極大地激發(fā)了研究人員的究熱情。1996 年，D.M.Teter 和 R.J.Hemley[46]利用第一性贗勢能帶法通過計算認為化碳有 5 種結(jié)構(gòu)類型，即 相、 相、立方相、準立方相以及類石墨相[47]。除了類石相外，其他 4 種結(jié)構(gòu)物質(zhì)的硬度都可以與金剛石相比擬[48]。類石墨相密度最低，能也最低；立方晶相體積最小，密度最高，其能量也比類石墨相高 0.13eV[49]。在這 5 C3N4結(jié)構(gòu)中，類石墨相最穩(wěn)定。在硬質(zhì)相的C3N4結(jié)構(gòu)中， 相最穩(wěn)定。

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本文編號：2726035