Abstract
摘 要本論文為探討奈米碳管的場發射特性，主要研究吸附氣體對奈米碳管的影響；並建立一套實驗系統可在同一真空腔體進行電漿處理以及場發射量測，可避免試片因移出腔體與空氣接觸造成影響。研究結果發現，當對塗有奈米碳管的陰極在約1×10-6 torr的真空下施加數百伏特正電壓約10分鐘，會使極化吸附在碳管上的氣體去極化甚至脫離；在施加正電壓處理後，第一次以三角波形電壓量測場發射電流時，可發現hysteresis；因此吸附氣體被電場極化會降低碳管場發射的起始電壓。另外也使用電漿處理塗有奈米碳管的陰極，利用電漿中的離子轟擊可去除極化的吸附氣體；研究發現在電漿處理後，第一次三角波形電壓量測場發射電流時，因為吸附氣體被去極化或脫離，使起電壓升高（從原先一般的-140 V升至-210 V）；但在第二次三角波形電壓量測場發射電流時，起始電壓降回至比未經電漿處理時低的值（-100 V），同時經電漿處理過的場發射電流隨電壓變化可分成三區；在電壓剛增加的第一段，發現電流比未經處理的大，且符合F-N場發射電流公式；當發射電壓在-150 V到約-210 V區間，場發射電流只上升少許，有飽和現象；當電壓上升大於-210 V時，場發射電流會再隨電壓上升而上升。此現象可能因電漿處理後，原先吸附在奈米碳管的氧分子等不利場發射的氣體分子，經電漿處理清除而可吸附水分子，使增進場發射；當場發射電流大至某程度時，可能因熱度等因素，使極化吸附載尖端的水分子去極化，失去增進場發射效應所致。因此電漿處理可使電壓在-160 V以下的場發射電流增大許多，且此效應至少在連續場發射操作下，可維持30分鐘以上。