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叶芸等磁纳米管表面化学镀銀及场发射性能研究
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碳纳米管表面化学镀银及场发射性能研究
叶芸,肖晓晶,郭太良1,黎威志2,蒋亚东
(1.福州大学物理与信息工程学院,福建福州350002;
2.电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验空,四川成都610054)
摘要:利用化学镀方法对碳納米管( carbon nano-纳米管复合镀层阴极,提高复合阴极的场发射性
tbes, CNTS〉表面金属化镀银,研究表面化学镀银碳能。Y.C.Fan等通过化学置换法将镍与碳纳米
纳米管的场发射性能。碳纳米管经氧化处理后,表面,管共同沉积在基底电极上作为发射体2,获得了很好
存在一些親基(C-0)、激基(-CO0H)和羟的发射效果
金属Ag具有良好的导电性和导热性,并且具有
H)等活性基团,经敏化、活化处理后,形成金属钯比碳纳米管(约5.0eV)和镍(约4,8eV)等更低的功函
活化中心,进而还原金属银高子,从而获得表面化学镀数,约为4.4evV。本文采用化学镀银法对碳纳米管进
银的碳納米管。表面化学铍银碳納米管阴极的开启电行表面金属化改性,研究表面化学镀银碳纳米管的场
场约为0.19V/xm,当电场强度为0.37V/pm时,最大发射性能
发射电流达6mA/cm2,场增强因子约为25565。实验
结果表明,化学镀银层可以提高碳纳米管的电子传输
实验
和热传输能力,提高碳納米管的场发射电流和发射稳
采用深圳纳米港的多壁碳纳米管( MWNTS),管
定性,有于碳纳米管在场发射平板显示领域的应用。径为2)~40nm;纯度为90%。原始的磯纳米管粉末
关键词:碳纳米管;化学镀;Ag;场发射
含有较多杂质,且直径较小,化学活性低。因此,在化
中图分类号:043
文献标识码:A学镀银之前必须对碳纳米管进行氧化、敏化和活化处
文章编号:1001-9731(2012)09-1221-04
理,以去除杂质和形成活化中心。各个步骤的具体工
1引言
艺参数如表1所示
表1氧化、敏化和活化工艺与相关化学试剂
碳纳米管〈 carbon nanotubes,CNTs)自从199年 Table I Details of the process steps and associated
由S. il]lma发现以来,被认为是最为理想的准一维
chemical solutions
纳米材料,其特殊的物化性质在光电池、新型复合材料
步
化学镄银试剂
和场发射平板忌示器件等高科技领域具有广泛的应用
氧化处理(r=95℃5V(HNOA):V(求1so)=1,1
前景25。然而碳纳米管的管壁与石曌结构一样,即高
化处理(室温)」SnCl(O.1g/L),HC(.1mL
度的石墨化结构使其表面反应活性很低,自身易团聚,
活化处理(室温) Pdcle I(1.4mg/L),HCl(0.25mL/L)
且表面亲水性弱,化学活性低,与金属基质的湿润性
电(T=5で;」AgNO(208/L): Ch 1f12(O.(20g/L)
差,结合力弱等,影响碳纳米管的电学、力学和光学
pH值=9.0士0、5)C1HO(5g/L);C2:OH(100mL,/I
诸多性能,特别是在场发射平板显示上的应用
待化学镀结束后,用去离子水对表面化学镀银的
为了政善碳纳米管表面结构,提高场发射性能,一碳纳米管进行反复漂洗抽滤?然后将柚潓后的样品缓
般采用表面修饰方法(?、从而改善或改变碳纳米管的慢加热至85℃热处理1h后,最后获得表面化学镀银
分散性、稳定性以及与其它物质之间的相容性,斌予其的碳纳米管。将化学镀银的碳纳米管超声分散在异丙
新的物理、化学、机械性能和新的功能。如Y.M.Cho醇中作为电泳液,浓度约为0.15g/L,采用AI膜电极
等从理论和实验验证了通过在碳纳米管表面修饰各种玻璃作为関极,石墨板作为阳极,阴阳极间距为2cm。
金属(Co、Ti、Pd、W、Ru)可提高阴极场发射的寿命。电泳参数为U=6V;t=30min。电沵绪柬将玻璃基板
J.H. Zhang先采用射频等离子体化学气相生长碳纳取出烧结后,即获得表面化学镀银的磯纳米管阴級
米管薄膜,再在碳纳米管上用离子東辅助沉积金属
采用红外光普(FT-IR, THOERMO NICOLE"
Hf,经高温退火后形成HC膜,善碳纳米管阴极的360)测定氧化后碳纳米管的官能闭;采用高分辨透射
发射均匀性!。F.H.Wang和B.R.uang等利用碳电子显微镜(HRTM, FEI TECNAI G2F20)和场发
纳米管与化学镀液混合,在玻璃基底上还原镍制备碳射扫捕电子显微镜(FESE-M, FEI NOVA NANOSEM
基金项目:国家高术研究发计刘(863计划)重大专项资助项目(2008AAO3A313);国家自然科学基金资助项目
(61106053);电子薄膜与集成器件国家实验室开放課题资助琐(KFJ200916)
收到初稿日期:2011-12-01
收到修改稿日期
通讯作者:郭太良
作者简介:叶芸(197-),女,副研究员,主要从事光电显示材料与器件的研究