フレキシブルフィールドエミッションデバイスの開発

柔性场发射器件的研制

基本信息

批准号：
20048005
负责人：
喜多隆
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20048005/
关键词：
CNT フィールドエミッションエラストマーナノコンポジット

项目摘要

CNTをフレキシブルなエラストマーに高均一に添加したナノコンポジットを用いて1V/μm以下の低閾値電界と10mA/cm^2を越える高い飽和電流密度を同時に実現するために、ナノコンポジットのナノ界面構造がフィールドエミッション特性に及ぼす影響を詳細に調べた。特に電界分布の精密なシミュレーションを実施して電子放出にかかわる重要因子を特定するとともに、これら成果に基づいてフィールドエミッションデバイスの最適設計を行った。具体的な成果は以下のとおりである:フィールドエミッション特性の最適化本年度はデバイス動作時の電界分布を明らかにするために有限要素差分法で高電圧印加時の電界分布を調べ、CNT/エラストマー膜厚が200μm以下が最適であること、対向したエミッタ間の距離が5mm以下の場合に高均一に蛍光体を励起できることが明らかになった。フィールドエミッションデバイスの試作と素子特性フィールドエミッションデバイス電流・電圧特性のFNプロットより、絶縁スペーサー距離によってCNT/エラストマーシート端面での電界集中状態が変化することが明らかになり、1mmのスペーサー厚が最適であることことが明らかになった。以上の結果より単位面積当たり3万カンデラを超える世界最高水準の高輝度発光を実現した。

为了利用将碳纳米管高度均匀地添加到柔性弹性体中的纳米复合材料同时实现小于1V/μm的低阈值电场和大于10mA/cm^2的高饱和电流密度，详细研究了纳米复合材料对场发射特性的影响。特别是，我们对电场分布进行了精确模拟，以确定与电子发射相关的重要因素，并根据这些结果，我们设计了最佳的场发射装置。具体结果如下：场发射特性的优化今年，为了明确器件工作过程中的电场分布，我们利用有限元差分法研究了施加高电压时的电场分布，结果发现：最佳厚度为200μm以下，并且当相对的发射器之间的距离为5mm以下时，可以高度均匀地激发荧光体。场发射器件原型制作和器件特性场发射器件电流/电压特性的 FN 图显示，CNT/弹性体片边缘处的电场集中状态根据绝缘间隔物距离而变化，间隔物厚度为 1 mm 时，有一件事变得很清楚。由此，我们实现了单位面积超过30,000坎德拉的世界最高水平的高强度发光。