[發明專利]具有邊緣增強效應的前柵型場發射陰極結構及其制備方法

無效

• 申請號: 201010165816.1
• 申請日: 2010-05-08
• 公開（公告）號: CN101819913A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 郭太良;葉蕓;張永愛;胡利勤;蘇藝菁;林賀
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01J29/04
• 分類號: H01J29/04;H01J9/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種具有邊緣增強效應的前柵型場發射陰極結構，包括陰極基板,其特征在于：所述陰極基板上設有復數個相互平行間隔的條狀的陰極電極，所述陰極電極的上表面兩側邊緣設有場發射體，所述場發射體中間的陰極電極表面上設有條狀絕緣介質層，所述條狀絕緣介質層上設有條狀柵極電極。

2.根據權利要求1所述的具有邊緣增強效應的前柵型場發射陰極結構，其特征在于：所述陰極電極厚度為100~2000nm。

3.根據權利要求1所述的具有邊緣增強效應的前柵型場發射陰極結構，其特征在于：所述場發射體的寬度為0.1~50um。

4.根據權利要求1或3所述的具有邊緣增強效應的前柵型場發射陰極結構，其特征在于：所述場發射體采用納米材料，該納米材料為零維、一維或二維，其顆粒或低維尺度為1~900nm，高尺度為0.1~20um。

5.一種具有邊緣增強效應的前柵型場發射陰極結構的制作方法，其特征是包括以下步驟：

（1）、提供一陰極基板；

（2）、在所述陰極基板上利用鍍膜技術結合光刻技術形成復數個相互平行間隔的陰極電極；

（3）、采用絲網印刷法在所述陰極電極表面制作一條狀絕緣介質層，所述的條狀絕緣介質層寬度比陰極電極窄，以裸露出所述陰極電極的邊緣用于制作場發射體；

（4）、采用絲網印刷法在所述條狀絕緣介質層表面形成一條狀柵極電極；

（5）、采用電泳沉積法于上述邊緣處形成場發射體。

6.根據權利要求5所述的具有邊緣增強效應的前柵型場發射陰極結構的制作方法，其特征在于：所述場發射體采用納米材料，該納米材料為零維、一維或二維，其顆粒或低維尺度為1~900nm，高尺度為0.1~20um。

7.根據權利要求5所述的具有邊緣增強效應的前柵型場發射陰極結構的制作方法，其特征在于：所述的電泳沉積法包括：

（1）、將碳納米管與乙基纖維素、松油醇、微量添加劑及異丙醇配成分散均勻且穩定的CNT電泳液；

（2）、采用直流電壓源或者脈沖電壓源在陰極電極邊緣電泳沉積碳納米管納米材料，通過控制電泳液濃度、電泳電壓、電泳電流、電泳時間這些電泳參數來控制沉積在陰極電極上的CNT材料的量；

（3）、進行燒結，以去除殘留的有機溶劑、有機物等，制成附著性良好的圖形化的場發射體。

8.一種具有邊緣增強效應的前柵型場發射陰極結構，包括陰極基板,其特征在于：所述陰極基板上設有條狀的陰極電極，所述陰極電極的上表面兩側邊緣設有場發射體，所述場發射體上架設有條狀絕緣介質層，所述條狀絕緣介質層上設有條狀柵極電極。

9.一種具有邊緣增強效應的前柵型場發射陰極結構的制作方法，其特征是包括以下步驟：

（1）、提供一陰極基板；

（2）、在所述陰極基板上利用鍍膜技術結合光刻技術形成復數個相互平行間隔的陰極電極；

（3）、采用鍍膜技術在所述陰極電極上表面兩側邊緣鍍上一層Fe、Ni或Co顆粒作為催化劑的催化劑薄膜；

（4）、采用絲網印刷法在制備有催化劑顆粒的陰極電極表面制作與陰極電極垂直的條狀絕緣介質層；

（5）、采用絲網印刷法在所述的條狀絕緣介質層表面形成一條狀柵極電極；

（6）、采用離子體增強化學氣相沉積法于步驟（3）所述的催化劑薄膜上生長場發射體。

10.根據權利要求9所述的具有邊緣增強效應的前柵型場發射陰極結構的制作方法，其特征在于，所述離子體增強化學氣相沉積法包括：將已鍍有Fe、Ni或Co催化劑薄膜的陰極板放進PECVD系統的反應室中，抽真空使反應室的真空度達到小于10^-4Pa，通入O₂點燃等離子體以清潔系統，陰極基底溫度為300-600℃，通入碳氫化合物或者碳氧化合物作為碳源氣體，同時配比一定量的H₂或NH₃作為輔助氣體，調節適當的碳源氣體流量和基底偏置電壓，控制生長時間，在陰極電極邊緣直接低溫生長定向的碳納米管。