[發明專利]無激活下來自碳納米管的增強的電子場致發射

有效

• 申請號: 200580030256.6
• 申請日: 2005-09-08
• 公開（公告）號: CN101432838A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: 茅東升;R·L·芬克;Z·雅尼弗
• 申請（專利權）人: 毫微-專賣股份有限公司
• 主分類號: H01J1/62
• 分類號: H01J1/62
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 沙永生

本發明按照35U.S.C.§119(e)要求美國臨時專利申請序列號60/609,128 的優先權。

技術領域

本發明一般涉及場致發射，具體涉及用碳納米管陰極的場致發射。

背景技術

碳納米管(CNT)因為其高長徑比(aspect?ratio)、高電導率和杰出的化學惰 性而能以較長壽命用于非常穩定的低電壓運行，因此可在如平板顯示器、微 波源、X-射線管等場致發射應用中用作優異的冷陰極材料(Zvi?Yaniv，“The? status?of?the?carbon?electron?emitting?films?for?display?and?microelectronic? applications，”The?International?Display?Manufacturing?Conference，January?29-31， 2002，Seoul，Korea)。CNT可以通過電弧放電、激光消融和在高達1200-1300℃ 高溫下的其它操作，在負載了催化劑的基材上生長。通過化學氣相沉積(CVD) 沉積的對齊的碳納米管具有優異的場致發射性質，因為這種碳納米管具有較 高的幾何場增強(geometric?field?enhancement)。但是，CVD法并非適合大面積 沉積CNT，因為它很難達到顯示器應用所要求的在大基材區域上的對加工條 件的高度均勻性。CVD法生長CNT還要求較高的處理溫度(500℃以上)， 無法使用低成本基材如鈉鈣玻璃。

一種簡便的方法是收集CNT粉末，然后將它們均勻地沉積到基材上的選 定區域。如果與粘合劑、環氧樹脂等混合，CNT可通過篩網進行印刷[D.S. Chung，W.B.Choi，J.H.Kang等，“Field?emission?from?4.5in.single-walled?and? multiwalled?carbon?nanotube?films”，J.Vac.Sci.Technol.B18(2)，第1054-1058 頁(2000)]。如果與如IPA、丙酮或水之類的溶劑混合，可以將CNT噴涂到基 材上(D.S.Mao，R.L.Fink，G.Monty等，“New?CNT?compositions?for?FEDs?that? do?not?require?activation”，Proceedings?of?the?Ninth?International?Display? Workshops，Hiroshima，Japan，第1415頁，2002年12月4-6日)。因此，為使 CNT陰極獲得低電場發射和高發射點密度，常常需要對表面進行特殊處理， 即所謂的“激活”過程。膠粘帶粘貼法能提高碳納米管的場致發射性質 (Yu-Yang?Chang，Jyh-Rong?Sheu，Cheng-Chung?Lee，″Method?of?improving?field? emission?efficiency?for?fabricating?carbon?nanotube?field?emitters，″美國專利 No.6,436,221)。該方法中，將膠粘帶緊緊貼在CNT陰極表面，然后將其揭除。 用膠粘帶粘貼的結果是，有些碳納米管將垂直取向，而粘結不牢的那部分 CNT將被去除。很有可能的是，一些粘合劑殘留在碳納米管層的頂部。經過 膠粘帶粘貼法激活過程后的陰極表面上的有機物殘留物在場發射操作中，可 能在密封的顯示器玻璃封套內釋放不利的殘余氣體。此外，很難在較大面積 上保持均勻激活基材。例如，許多顯示器應用可能需要對角長度為40-100 英寸的顯示板。