[發明專利]場發射電子源的制備方法

有效

• 申請號: 200810066127.8
• 申請日: 2008-03-19
• 公開（公告）號: CN101540253A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 魏洋;劉亮;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(深圳)有限公司
• 主分類號: H01J9/02
• 分類號: H01J9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種場發射電子源的制備方法，尤其涉及一種基于碳納米管的場發射電子源的制備方法。

背景技術

場發射電子源在低溫或者室溫下工作，與電真空器件中的熱發射電子源相比具有能耗低、響應速度快以及低放電等優點，因此用場發射電子源替代電真空器件中的熱發射電子源成為了人們研究的一個熱點。

碳納米管(Carbon?Nanotube，CNT)是一種新型碳材料，由日本研究人員Iijima在1991年發現，請參見″Helical?Microtubules?of?Graphitic?Carbon″，S.Iijima，Nature，vol.354，p56(1991)。碳納米管具有極優異的導電性能、良好的化學穩定性和大的長徑比，且其具有幾乎接近理論極限的尖端表面積(尖端表面積愈小，其局部電場愈集中)，因而碳納米管在場發射電子源領域具有潛在的應用前景。目前的研究表明，碳納米管是已知的最好的場發射材料之一，它的尖端尺寸只有幾納米至幾十納米，具有低的開啟電壓，可傳輸極大的電流密度，并且電流穩定，使用壽命長，因而非常適合作為一種極佳的點電子源，應用在掃描電子顯微鏡(Scanning?Electron?Microscope)、透射電子顯微鏡(Transmission?Electron?Microscope)等設備的電子發射部件中。

現有的碳納米管場發射電子源一般至少包括一導電基體和作為發射端的碳納米管，該碳納米管形成于該導電基體上。目前，碳納米管形成于導電基體上的方法主要有機械方法和原位生長法。

其中，機械方法是通過原子力顯微鏡或者電子顯微鏡操縱單根碳納米管，將碳納米管組裝到一導電基體上，此種方法程序簡單，但由于單根碳納米管尺寸太小且需要應用原子力顯微鏡或者電子顯微鏡這些昂貴的設備的輔助，操作復雜，成本高。

為克服上述機械法組裝的碳納米管場發射電子源操作復雜的缺點，現有技術提供了一種采用原位生長的方法(請參見“Low-temperature?CVDgrowth?of?carbon?nanotubes?for?field?emission?application”，Kuang-chung?Chen，Diamond?&?Related?Materials，Vol.16，P566(2007))。該方法是先在導電基體上鍍上金屬催化劑，然后通過化學氣相沉積方法在導電基體上直接生長出碳納米管陣列作為場發射電子源，此種方法操作簡單，碳納米管與導電基體的電接觸良好。但是，由于該方法無法控制碳納米管的生長方向，所以存在成功率低、可控性差的問題。

因此，確有必要提供一種場發射電子源的制備方法，該制備方法簡單，成功率高且成本較低。

發明內容

一種場發射電子源的制備方法，包括以下步驟：提供一碳納米管薄膜，該碳納米管薄膜中的碳納米管沿同一方向延伸排列；提供一第一電極和一第二電極，將碳納米管薄膜的兩端分別固定于第一電極和第二電極上，該碳納米管薄膜中碳納米管從第一電極向第二電極延伸；通過使用有機溶劑處理該碳納米管薄膜，形成多個碳納米管線；將該碳納米管線通電流加熱熔斷，得到多個碳納米管針尖；提供一導電基體，將一碳納米管針尖設置于該導電基體上，形成一場發射電子源。

與現有技術相比較，該場發射電子源的制備方法操作簡單，無需昂貴儀器，成本較低且易于控制效率較高。

附圖說明

圖1是本技術方案實施例的場發射電子源的結構示意圖。

圖2是圖1中碳納米管針尖的結構示意圖。

圖3是本技術方案實施例的碳納米管針尖的掃描電鏡照片。

圖4是本技術方案實施例的碳納米管針尖的透射電鏡照片。

圖5是本技術方案實施例的場發射電子源的制備方法的流程圖。

圖6是本技術方案實施例的碳納米管薄膜經有機溶劑處理后的照片。

圖7是本技術方案實施例的碳納米管線通電流加熱裝置示意圖。

圖8是本技術方案實施例的碳納米管線的示意圖。

圖9是本技術方案實施例的碳納米管線碳納米管線熔斷后的示意圖。

圖10是本技術方案實施例的碳納米管線被加熱到白熾狀態時的照片。

圖11是本技術方案實施例獲得的碳納米管針尖的拉曼光譜圖。

圖12是本技術方案實施例將碳納米管針尖設置于導電基體上的方法的流程示意圖。

圖13是本技術方案實施例的涂敷有銀膠的光纖的示意圖。

圖14是本技術方案實施例采用導電膠固定碳納米管針尖的方法的流程示意圖。