[發(fā)明專利]碳納米管微尖結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210042273.3
• 申請(qǐng)日: 2012-02-23
• 公開（公告）號(hào): CN103288033A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏洋;范守善
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): B81B3/00
• 分類號(hào): B81B3/00;B81C1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳納米管結(jié)構(gòu)及其制備方法，尤其涉及一種碳納米管微尖結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

碳納米管是一種新型碳材料，其具有優(yōu)異的電學(xué)性能和極大的比表面積，可以應(yīng)用于如場(chǎng)發(fā)射電子源、原子力顯微鏡探針、傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等廣泛領(lǐng)域。

然而，由于碳納米管極其微小，在將碳納米管用于微型器件時(shí)難以進(jìn)行精確控制，即使可以通過在微觀顯微鏡觀察的方式操作，也難于一次大規(guī)模制備具有較好一致性的批量碳納米管器件。因此，現(xiàn)有的對(duì)碳納米管的在微電子領(lǐng)域應(yīng)用仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，確有必要提供一種性能好且易于大規(guī)模制備的新型碳納米管微尖結(jié)構(gòu)。

一種碳納米管微尖結(jié)構(gòu)的制備方法，其包括：提供一碳納米管膜結(jié)構(gòu)及一絕緣基底，該絕緣基底具有一表面，該表面具有至少一帶狀凹部；將該碳納米管膜結(jié)構(gòu)覆蓋于該絕緣基底的表面，并使部分該碳納米管膜結(jié)構(gòu)覆蓋于所述帶狀凹部，并在該帶狀凹部處懸空設(shè)置；激光刻蝕該碳納米管膜結(jié)構(gòu)的懸空設(shè)置的部分，在該碳納米管膜結(jié)構(gòu)上形成一第一鏤空?qǐng)D案，并形成與該第一鏤空?qǐng)D案對(duì)應(yīng)的圖案化碳納米管膜結(jié)構(gòu)，該圖案化碳納米管膜結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)條形臂，該兩個(gè)條形臂在端部連接形成一尖端，該尖端在該帶狀凹部處懸空設(shè)置。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述該碳納米管微尖結(jié)構(gòu)具有懸空設(shè)置的尖端，該尖端處的碳納米管與圖案化碳納米管膜結(jié)構(gòu)的其它部分的碳納米管通過范德華力連接，形成一整體的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，因此該碳納米管微尖結(jié)構(gòu)具有較好的場(chǎng)發(fā)射電流，可以應(yīng)用于場(chǎng)發(fā)射及熱場(chǎng)發(fā)射領(lǐng)域，另外該懸空設(shè)置的微尖結(jié)構(gòu)具有極薄的厚度和較小的尖端尺寸，還可以應(yīng)用于原子力顯微鏡探針、傳感器及微機(jī)電系統(tǒng)等廣泛的領(lǐng)域。另外，該碳納米管微尖結(jié)構(gòu)的制備方法通過將從碳納米管陣列拉膜與激光刻蝕相結(jié)合，能夠大規(guī)模制備結(jié)構(gòu)及性能均一的碳納米管微尖結(jié)構(gòu)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的碳納米管微尖結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例從碳納米管陣列中拉取獲得的碳納米管膜的掃描電鏡照片。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例多個(gè)沿不同方向?qū)盈B設(shè)置的碳納米管膜的掃描電鏡照片。

圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例的圖案化碳納米管膜結(jié)構(gòu)突出絕緣基底部分的俯視示意圖。

圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例的圖案化碳納米管膜結(jié)構(gòu)突出絕緣基底部分的掃描電鏡照片。

圖6為本發(fā)明第一實(shí)施例的圖案化碳納米管膜結(jié)構(gòu)尖端處的透射電鏡照片。

圖7為本發(fā)明第一實(shí)施例的圖案化碳納米管膜結(jié)構(gòu)尖端處的碳納米管的透射電鏡照片。

圖8為本發(fā)明第二實(shí)施例的圖案化碳納米管膜結(jié)構(gòu)尖端處的掃描電鏡照片。

圖9為本發(fā)明第三實(shí)施例的提供的碳納米管微尖結(jié)構(gòu)陣列的俯視示意圖。

圖10為本發(fā)明第四實(shí)施例的提供的碳納米管微尖結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。

圖11為本發(fā)明第五實(shí)施例的提供的碳納米管微尖結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。

圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的碳納米管微尖結(jié)構(gòu)的制備方法的流程圖。

圖13為本發(fā)明實(shí)施例提供的碳納米管微尖結(jié)構(gòu)的制備方法的過程示意圖。

圖14為本發(fā)明實(shí)施例提供的碳納米管微尖結(jié)構(gòu)包含方法（1）的制備方法的過程示意圖。

圖15為本發(fā)明實(shí)施例提供的碳納米管微尖結(jié)構(gòu)包含方法（2）的制備方法的過程示意圖。

圖16為本發(fā)明實(shí)施例提供的碳納米管微尖結(jié)構(gòu)包含方法（3）的制備方法的過程示意圖。

圖17為本發(fā)明實(shí)施例具有輔助刻蝕槽體結(jié)構(gòu)的絕緣基底的剖視示意圖。

圖18為本發(fā)明實(shí)施例一種圖案化碳納米管膜結(jié)構(gòu)的尖端的掃描電鏡照片。

圖19為本發(fā)明實(shí)施例碳納米管微尖結(jié)構(gòu)陣列通過直流電在真空中點(diǎn)亮的光學(xué)照片。

圖20為本發(fā)明實(shí)施例加熱電壓與碳納米管微尖結(jié)構(gòu)的尖端溫度的測(cè)試曲線。

圖21為本發(fā)明實(shí)施例加熱功率與碳納米管微尖結(jié)構(gòu)的尖端溫度的測(cè)試曲線。

圖22為本發(fā)明實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置的俯視示意圖。

圖23為本發(fā)明實(shí)施例碳納米管微尖結(jié)構(gòu)在室溫與高溫下場(chǎng)發(fā)射電流-電壓測(cè)試曲線。

圖24為本發(fā)明實(shí)施例碳納米管微尖結(jié)構(gòu)在不同溫度下場(chǎng)發(fā)射電流-電壓測(cè)試曲線。

圖25為本發(fā)明實(shí)施例碳納米管微尖結(jié)構(gòu)在室溫與高溫交替變化下的場(chǎng)發(fā)射電流響應(yīng)曲線。