二氧化矽披覆奈米碳管材料之場發射特性研究

The Field Emission Properties of Silica-coated MWCNTs

彭毓航(Yu-hang Peng)

指導教授 ： 林鴻明

大同大學/工程學院/材料工程學系所/碩士(2007年)

摘要

本研究合成及探討非晶質二氧化矽薄膜披覆多壁奈米碳管，結構與
場效之穩定性，以製備新型場發射陰極發射源。多壁奈米碳管經硝酸處
理後，以四乙氧基矽甲烷做為前趨物的溶膠凝膠法，披覆非晶質二氧化
矽於奈米碳管表面。利用不同前驅物的量，以控制不同的批覆厚度。藉
由X-ray 繞射結果來確定二氧化矽的非晶質結構，由紅外光譜儀可得知
二氧化矽之鍵結。由於二氧化矽具低熱傳導性，在熱重分析圖形中，奈
米碳管的氧化溫度隨著批覆二氧化矽厚度增加，而有明顯的提升。利用
掃描式及穿透式電子顯微鏡觀察二氧化矽批覆奈米碳管之表面形態及
其批覆介面，以量測二氧化矽之批覆厚度。場發射結果顯示，當二氧化
矽批覆層厚度在10nm 以下時，其起始電壓會較未批覆之奈米碳管為低。
此外，當二氧化矽完整的批覆於奈米碳管表面時，其場發射電流在時效
測試下會更為穩定。

關鍵字

場發射特性 ； 奈米碳管 ； 四乙氧基矽烷 ； 二氧化矽 ； 溶膠凝膠法

並列摘要

Novel field emission cathode, silica-coated MWCNTs, is demonstrated
its material structures and field emission properties in this study. Used the
sol-gel method, silica-coated multi-walled carbon nonatubes (MWCNTs)
were synthesized with TEOS, the precursor of silica. The number of
precursors is going to influence the thickness of silica coating layer. The
amorphous silica structure was identified by XRD. By virtue of the low
thermal conductivity of silica, the silica-coated MWCNTs present higher
decayed temperature in the TGA diagram. On the basis of FTIR, it indicates
the bonding of Si-O and Si-O-Si on the MWCNTs surface. Their
morphologies that silica coated on the MWCNTs surface have proved
uniform by means of SEM and HRTEM. The silica coating layer can
decrease the turn-on voltages of field emission, but the silica coating layers
are limited to 10 nm. In addition, when the silica coats on the MWCNTs
surface completely, the field emission currents emitted from silica-coated
MWCNTs are more stable than from uncoated MWCNTs

並列關鍵字

carbon nanotubes ； TEOS ； silica ； sol-gel technology ； field emission properties

參考文獻

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