В последние годы FED-дисплеи (field emission device) не оставляют попыток завоевать свое место под солнцем на рынке. Однако в силу определенных технических трудностей (главным образом невозможности сохранения вакуума в течение длительного времени) срок жизни таких дисплеев довольно мал, что не позволяет им конкурировать не только с LCD, но даже с набирающими обороты OLED дисплеями. Не так давно, ряд исследователей предлагал использовать в качестве эмиттеров электронов углеродные нанотрубки. Однако коллектив южнокорейскийх ученых решился пойти еще дальше и использовать в качестве электродов МУНТ (допированные золотом для уменьшения сопротивления и нанесенным пассивирующем слоем ТЭОС).

В качестве эмиттеров – композит ОУНТ и ТЭОС (тетраэтилортосиликат). Выбор последнего весьма не случаен: он обеспечивает надежный контакт между ОУНТ и катодом, обеспечивая механическую гибкость всей структуры, благодаря образованию водородных связей между гидроксильными группами ТЭОС и карбоксильными группами на концах ОУНТ (образовавшиеся после обработки азотной кислотой).

Рис. 1. а) Схематическое изображение основных стадий получения гибкого FED. b) СЭМ-микрофоография пленки МУНТ, нанесенной на фосфорисцирующие люминофоры. c) СЭМ-микрофотография пленки МУНТ, допированной наночастицами золота. d) СЭМ-микрофотография пленки МУНТ, допированной наночастицами золота и нанесенным слоем ТЭОС.

Для исследования электрических свойств авторы статьи собрали некое подобие диода, с которого была снята ВАХ. Анализируя эту зависимость, можно заметить, что ОУНТ/ТЭОС эмиттеры обладают более высокой плотностью тока эмиссии по сравнению с ОУНТ эмиттерами. Кроме того, композитные эмиттеры оказались гораздо более устойчивыми к деградационным процессам, в отличие от ОУНТ, которые сравнительно быстро деградировали из-за взаимодействия примесей молекул кислорода и воды с наконечниками нанотрубок, а также ионной бомбардировки из-за наличия примесных газов. В свою очередь, ТЭОС, конденсируя, превращается в SiO₂, который надежно защищает наконечник ОУНТ от внешних воздействий.

Рис. 2. а) Схематическое изображение взаимодействия ТЭОС с наконечником нанотрубки. b) ПЭМ-микрофтография высокого разрешения композита УНТ/ТЭОС, на которой отчетливо видна защитная «шуба». с) Сравнение деградационной устойчивости УНТ и УНТ/ТЭОС эммитеров.

Исследование механических свойств также дали вполне обнадеживающие результаты: поверхностное сопротивление полученного авторами статьи катода оставалось практически неизменными вплоть до угла сгиба в 180^o.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Hee Jin Jeong, Hae Deuk Jeong, Ho Young Kim, Jun Suk Kim, Seung Yol Jeong, Joong Tark Han, Dae Suk Bang, Geon-Woong Lee All-Carbon Nanotube-Based Flexible Field-Emission Devices: From Cathode to Anode. – Advanced Functional Materials. – DOI: 10.1002/adfm.201001469.