Field Emission Properties of Multiwalled Carbon Nanotubes Synthesized by Pin-to-Plate Type Atmospheric Pressure Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition

In this study, carbon nanotubes (CNTs) were grown on glass substrates coated with Ni/Cr by an atmospheric pressure plasma enhanced chemical vapor deposition(AP-PECVD) and their structural and electrical characteristics were investigated as a possible application to the field emitter of field emission display (FED) devices. The substrate temperature ($400{\sim}500^{\circ}C$) were varied and the grown CNTs were multi wall CNTs (at $500^{\circ}C$, 15 - 20 layers of graphene sheets, distance of each layer : 0.3nm, inner diameter: 10 - 15nm, outer diameter: 30 - 40nm). The ratio of defective carbon peak to graphite carbon peak of the CNTs grown at $500^{\circ}C$ (C measured by fourier transform(FT)-Raman was 0.772 $I_D / I_G$ ratio. When field emission properties were measured, the turn-on field was $2.92V/{\mu}m$ and the emission field at $1mA/cm^2$ was $5.325V /{\mu}m$.

Pin-to-plate Type 대기압 PECVD 방법을 이용해 성장된 다중벽 탄소나노튜브의 전계방출 특성연구

본 연구에서는 전계 방출소자로 사용하기 위한 탄소나노튜브의 합성 방법으로, pin to plate type의 대기압 플라즈마 소스를 사용한 AP-PECVD(Atmosphere pressure plasma enhanced chemical vapor deposition)를 이용하였으며, 이를 통하여 대기압에서 성장된 탄소나노튜브의 구조적 및 전기적 특성을 연구하였다. 유리 / 크롬 / 니켈을 기판으로 사용하여 $400{\sim}500^{\circ}C$ 변화 영역에서 탄소나노튜브를 성장시킨 결과 다중벽 탄소나노튜브가 얻어짐을 알 수 있었다. $500^{\circ}C$에서 성장시킨 탄소나노튜브의 경우 FT-Raman을 이용한 분석 결과 $I_D / I_G$ ratio 가 0.772 임을 관찰하였으며 TEM으로 분석결과, 내부의 그래파이트층은 15 - 20 층, 내부 직경은 10-15nm, 외부 직경은 30 - 40nm 이고, 각 층간의 간격은 0.3nm 임을 알 수 있었다. 또한 전계 방출 문턱전압은 $2.92V/{\mu}m$ 이고, FED 에서 요구되는 $1mA/cm^2$의 방출전류밀도는 $5.325V /{\mu}m$의 문턱전압 값을 가지는 것을 관찰하였다.