新型碳锥-纳米管针尖的制备与场发射特性研究

针尖技术是一门涉及显微学、阴极电子学和图像显示学的十分重要的应用技术。本项目研究由我们研制的高温快热CVD法在石墨衬底上直接生长出的碳纳米管为芯、碳锥为裙的复合结构，研究以此复合结构为场发射体的新型针尖的工艺原理和性能。这种针尖不仅具有碳纳米管场发射的全部优点（曲率半径小、长径比大、化学稳定性好、力学强度大、导电性好等），而且碳纳米管与底部材料有良好的电学接触与力学接触，特别是有碳锥的辅助。本项目的研究重点是弄清碳锥-碳纳米管复合结构的制备工艺与生长机理：通过升温效应、气氛效应、催化效应、衬底效应及退火效应的实验观测，分析芯体过程、锥体过程及弛豫过程的特征与规律，从微观机制上分析复合结构的形成与机理；在对结构特征及其制备依赖性充分认识的基础上，寻求结构控制和优化工艺。同时着重研究针尖的制作与特性标定，在寻求这种新型针尖结构优化与规范工艺的同时，研究其场发射特性。