新型类金刚石碳/石墨烯复合冷阴极材料的可控制备及场发射特性研究

场发射电子源材料是场发射平面显示发展面临的技术难题之一，获得具有低成本、高稳定性且长寿命的冷阴极是场发射显示器实用化的迫切要求。本项目旨在研究开发结构新颖，场发射性能优异且使用寿命长的类金刚石碳（DLC）/石墨烯复合冷阴极材料及其可控制备技术。利用低成本的石墨烯纳米片，结合环境友好的电沉积技术和应用广泛的磁控溅射技术制备DLC/石墨烯复合薄膜，考察复合薄膜的结构、形貌以及膜基结合问题；重点研究DLC的引入对石墨烯阴极材料场发射各项指标、稳定性和均匀性的影响；并比较不同工艺制备的DLC/石墨烯薄膜的场发射性能，从而得到场发射性能优异的阴极材料；深入探讨和揭示DLC/石墨烯冷阴极材料的界面电子传输过程、电子发射机制及发射电流衰减机理，丰富和发展碳基材料场发射理论。本课题将为新型石墨烯基冷阴极材料在场发射平面显示中的应用提供可靠的实验依据和理论指导，推动真空微电子技术的发展。

场发射电子源材料是场发射平面显示发展面临的技术难题之一，获得具有低成本、高稳定性且长寿命的冷阴极是场发射显示器实用化的迫切要求。本项目研究开发结构新颖，场发射性能优异且使用寿命长的石墨烯复合冷阴极材料，为新型石墨烯基冷阴极材料在场发射平面显示中的应用提供可靠的实验依据和理论指导，推动真空微电子技术的发展。取得的主要结果如下：.（1）利用液相化学氧化还原方法制备了高质量的石墨烯纳米片；.（2）采用电泳沉积技术制备了石墨烯薄膜，研究了场致电子发射性能（开启及阈值电场、稳定性及寿命），并讨论了不同修饰对发射性能的影响；.（3）钛过渡层对石墨烯薄膜发射性能有很大影响，沉积过渡层后，膜基结合力明显改善，电子发射稳定性提高；.（4）石墨烯冷阴极电子发射具有明显的滞后现象，发射性能与所吸附的气体分子有很大关系，通过模型建立探讨了石墨烯场发射滞后现象的内在原因，并阐明吸附分子对石墨烯场发射性能具有一定的调控作用；.（5）采用喷涂技术制备了石墨烯薄膜，发现测试温度对场发射性能有很大的影响，解释了其内在原因；.（6）采用电化学沉积技术制备了类金刚石碳（DLC）/石墨烯复合薄膜，石墨烯复合阴极电子发射稳定性提高，同时研究了氧化锡/石墨烯复合阴极，表现出良好的发射性能。 .上述结果表明，采用化学还原技术制备石墨烯结合环境友好的电沉积技术通过对石墨烯场阴极性能的改善、界面电子传输及发射机制的探讨，最终得到了发射性能良好的石墨烯薄膜冷阴极。