[實用新型]一種復合式場致發射陰極結構

無效

• 申請號: 200920036713.8
• 申請日: 2009-02-23
• 公開（公告）號: CN201359984Y
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 雷威;張曉兵;孫小衛;婁朝剛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01J1/304
• 分類號: H01J1/304
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本實用新型涉及一種復合式場致發射陰極結構及其制備和老煉方法。屬于電子器件制造的技術領域，

背景技術

在高電場作用下，因為隧穿效應，電子從陰極表面逸出，形成場致發射。與熱陰極相比較，場致發射陰極具有功耗小、啟動快以及可以大面積制備等優點，在平板顯示器件和真空電子器件中具有很大的應用前景。

最初人們采用金屬微尖或者硅錐陣列做為電子的場致發射體。雖然采用微尖陣列可以獲得較高的電場增強因子，但是此類場致發射陰極制備工藝復雜，成本高昂，難以大面積制備。除此之外，微尖場發射陰極的發射穩定性較差，容易發生過流時陰極發射體的損傷。緊隨微尖陣列冷陰極，人們又研究了薄膜冷陰極，如金剛石薄膜和類金剛石薄膜等。薄膜冷陰極制備工藝相對簡單，且易于大面積成膜。但是，在薄膜冷陰極中，發射體的電場增強因子較小，從而影響了薄膜冷陰極的場發射性能。

進入二十一世紀，對場發射冷陰極的研究熱點轉移向準一維納米材料。準一維納米材料的制備相對簡單，而且有可能實現大面積印刷或者定向生長。由于準一維納米材料具有很高的長徑比，其電場增強因子可以達到數千乃至上萬。因此，準一維納米材料場致發射陰極具有比微尖陣列陰極和薄膜陰極更好的發射性能和實用價值。

在準一維納米材料場致發射陰極中，電子的發射均勻性和發射穩定性是衡量其發射性能的重要參數。采用普通的碳納米管、納米氧化鋅或者其它納米材料做為場致發射體，由于納米材料本身結構的不均勻性以及它們在漿料中分散的不均勻性，造成準一維納米材料場發射冷陰極發射均勻性較差，同時影響了其發射穩定性。

發明內容

技術問題：本實用新型的目的是提供一種發射性能優良，制備工藝簡單的復合式場致發射陰極結構。

技術方案：針對準一維納米材料場致發射陰極所存在的問題，本實用新型提出一種復合式場發射陰極結構。在該結構中，采用納米結構氧化鋅做為場致發射體。但是，該氧化鋅場致發射體不是直接沉積在陰極電極上。本發明在氧化鋅場致發射體和陰極電極之間增加了一層碳納米纖維做為過渡層。由于采用了過渡層，提高了場致發射體與電極之間的附著性能，從而改進了場致發射陰極的發射均勻性和穩定性。

本實用新型的復合式場致發射陰極結構以陰極基板為基板，在陰極基板上設有陰極電極，在陰極電極上設有碳納米管過渡層，在碳納米管過渡層上設有納米結構的氧化鋅場致發射層組成場致發射陰極，在場致發射陰極上設有隔離體，在隔離體上設導電的陽極基板組成復合式場致發射陰極結構。

本實用新型的復合式場發射陰極的老煉激活方式為：在陰極和陽極基板上施加脈沖高電壓，使氧化鋅發射體和碳納米管同時產生電子發射。在發射電流的作用下，碳納米管和氧化鋅發射體結合更加緊密，發射均勻性也得以有效的提高。

本實用新型的的陰極結構與現有的場發射陰極結構不同之處為：在納米氧化鋅場致發射層與陰極電極之間增加了碳納米纖維層。

有益效果：在本實用新型中，由于在陰極電極和納米氧化鋅場致發射層之間增加了碳納米纖維過渡層，氧化鋅場發射體與陰極電極之間的附著性能得以改善，從而避免了大電流發射時發射體的損毀。因此，采用本發明的復合式場發射陰極結構，可以提高電流發射的均勻性和穩定性。

附圖說明

圖1是本實用新型所提出的復合式場發射陰極結構示意圖。

其中有：陰極基板1、陰極電極2、碳納米纖維層3、氧化鋅場發射體4、隔離體5、陽極基板6。

具體實施方式

本實用新型的復合式場致發射陰極結構以陰極基板1為基板，在陰極基板1上設有陰極電極2，在陰極電極上絲網印刷碳納米管過渡層3在碳納米管過渡層3上設有納米結構的氧化鋅場致發射層4組成場致發射陰極，在場致發射陰極上設有隔離體5，在隔離體5上設導電的陽極基板6組成復合式場致發射陰極結構。利用該二極管結構可以對復合式場發射陰極老煉激活。

其制備的方法為：

a).在陰極基板1上采用印刷或者鍍膜的方法制備陰極電極2；

b).在陰極電極上2上采用絲網印刷的方法制備碳納米管過渡層3，碳納米管纖維層厚度在1微米至10微米之間，將其在燒結爐中烘烤10~30分鐘，烘烤溫度為300℃~500℃；

c).自然冷卻基板1及碳納米管過渡層3，在冷卻后的碳納米管過渡層(3)上絲網印刷氧化鋅發射層4，發射層厚度在2微米至10微米之間；

d).將陰極基板1、陰極電極2、碳納米管過渡層3及納米結構氧化鋅發射層4組成的場致發射陰極置于燒結爐中烘烤10~30分鐘，烘烤溫度為300~500度；