利用表面传导的场发射显示器件研究(2)

3、复合式阴极发射材料

　　在完成阴极板与阳极板的制备后，需要按照一定的升温曲线对其进行烧结封接。由于碳纳米管在高温环境下会出现氧化以及丢失现象，尤其是在烧结温度升高到500度以上时情况更为严重，因此在烧结过程中需要通Ar 气等保护气体，这就使封接工作在工艺上变得相对复杂，而我们所采用的碳纳米管与氧化锌的混合发射材料则可以使烧结工作直接在空气中进行，使烧结过程趋于简单。由于四针状氧化锌与其他形貌（纳米棒、纳米线）的氧化锌纳米材料相比具有较低的开启电压，因此我们在这里选择了四针状氧化锌作为发射体材料之一。碳纳米管具有很好的柔韧性，电流传输特性，在大电流密度情况下表现稳定，但是缺乏好的取向性，并且在高温下容易发生氧化以及丢失，导致发射电流的不稳定以及不均匀性。

　　四针氧化锌结构具有很长的针须，因此有非常大的长径比，且由于它特殊的结构，在表面能自发的有序排列形成较好的发射阵列。但正由于三脚架式的站立在电极表面，使得它与阴极电极的接触较小，电子在层间的传输能力得到了限制，大电流密度下发射性能不如碳纳米管。复合式阴极发射材料综合了上述两种材料的优点，取长补短，使得发射均匀性较先前单一碳纳米管发射体有了很大的提升，图2 是两者在发光均匀性上的对比示意图。

4、测试结果与讨论

　　在后续的测试中，我们在阳极上所加的电压为3KV，阴极接地，栅极上所加的电压为70V-270V。图3 描述了栅极电流与阳极电流随着栅极电压的变化曲线。从图中我们可以看到，在栅极电压在150V 左右时，阳极电流开始有加速增大的趋势，在测试中观察到屏幕开始点亮，因此该结构的开启电压在150V 左右。随着栅极电压的不断增大，阳极电流也迅速上升，在220V 左右时出现饱和，阳极电流趋于稳定。图4 为在栅极电压在210V 时的部分点亮效果图，其发光均匀性还是比较优异的。电子传输率定义为阳极电流与栅极电流的比值，就目前的测试结果来看，其电子传输率大致在55%左右，有待于进一步的提高。

5、结论与展望

　　本文对表面传导发射电子的显示技术进行了研究，提出了一种新型的表面传导发射三极结构，采用碳纳米管与四针氧化锌的复合材料作为阴极发射体，详细讨论了阴极板与阳极板制备工艺流程，并进行了初步测试，取得了较为理想的显示效果。工艺流程中所采用丝网印刷技术在未降低性能的前提下成功制备了三极发射结构，降低了生产成本，使大规模批量生产成为可能。相信在不久的将来，SED 显示技术必将在平板显示市场上占有一席之地。