霍海波,郑亚娟,麻华丽,董子华,李倩倩,李明玉,丁 佩,曾凡光

(郑州航空工业管理学院材料学院，郑州 450015)

0 引 言

场发射冷阴极电子源在许多真空电子器件中有广泛的应用前景[1-3]，冷阴极相比于传统热场发射阴极具有快速响应、设备小型化、无需提前预热等一系列优点。对场发射电子器件应用而言，阴极材料需要较低的工作电压、较高的发射电流密度、较好的均匀性及较长的工作寿命。金属微针尖、金属氧化物、碳化物和碳纳米结构等多种纳米材料已被广泛研究和应用于电子发射[4-6]。在碳纳米结构中，碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)具有稳定的化学特性、极好的导电导热性能、优异的力学性能及高的长径比，因此基于CNTs的发射体具有独特的场发射性能[7-11]，在电子显微镜、X射线源、平板显示器以及微型化的场发射电子源方面有着广泛的应用[12-15]。

单根CNTs也可以作为冷阴极电子源[16-18]，Houdellier等[19]将多壁CNTs作为尖端，代替传统的钨尖端，将其作为低压扫描电镜(30 kV)和高压透射电镜(200 kV)的电子源，结果发现新的尖端阴极具有较低的开启场强、优异的场发射稳定性、较低的环境噪声等一系列优点,对于CNTs作为阴极而言，存在着很多关键的问题，长径比较大容易造成CNTs的振动，同时纳米级的尺寸使得在实际装备过程中比较困难。本课题组在无催化剂条件下采用化学气相沉积法(CVD)直接生长了单体石墨纤维(monomer graphite fibre, MGF)[20]，所得产物质量分数大于99.99%，外观呈笔直的细丝状，直径范围为0.1～50 μm，长度范围为3～100 mm，MGF的材料组成与CNTs相同，同时毫米及亚毫米级的尺寸又使得实验操控比较方便。……