[發明專利]碳納米管場發射體

有效

• 申請號: 201210087160.5
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN103367073A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 柳鵬;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: H01J1/304
• 分類號: H01J1/304
• 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體，尤其涉及一種碳納米管場發射體。

背景技術

自九十年代初以來，以碳納米管為代表的納米材料以其獨特的結構和性質引起了人們極大的關注。近幾年來，隨著碳納米管及納米材料研究的不斷深入，其廣闊的應用前景不斷顯現出來。例如，由于碳納米管所具有的獨特的電磁學、光學、力學、化學等性能，大量有關其在場發射電子源、傳感器、新型光學材料、軟鐵磁材料等領域的應用研究不斷被報道。

就以場發射技術為例，碳納米管早已以其優良的導電性能，完美的晶格結構，納米尺度的尖端等特性成為優良的場發射體材料，請參見Walt?A.?de?Heer?等人Science?270，1179-1180?(1995),?A?Carbon?Nanotube?Field-Emission?Electron?Source一文。

碳納米管作為場發射體在應用時，通常需要多根碳納米管，該多根碳納米管之間會相互屏蔽，只有少數的碳納米管發射電子，導致該多根碳納米管總的發射電流密度不大。雖然提高發射電壓可以得到較大的發射電流密度，但是提高發射電壓會損壞碳納米管場發射體的發射尖端，而且所述發射尖端的損壞是一個連續性的破壞，會很快導致整個碳納米管場發射體全部失效。因此，如何解決多個碳納米管之間的相互屏蔽作用是碳納米管應用于場發射體時的關鍵問題。

另外，碳納米管作為場發射體應用時，碳納米管場發射尖端通常會產生較大的電場力，從而需要碳納米管場發射體具有較高的強度，尤其是碳納米管場發射體的支撐部具有較高的強度，以保證可以支撐整個碳納米管場發射體以及發射電子的穩定性。但是，現有的碳納米管場發射體的支撐部的強度較差，影響了碳納米管場發射體發射電子的穩定性，限制了碳納米管場發射體的廣泛應用。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種可以減小碳納米管之間的屏蔽效應而得到具有較大發射電流密度，以及具有較高強度的碳納米管場發射體。

一種碳納米管場發射體，包括多個碳納米管束，每個碳納米管束具有相對的第一端和第二端，且每個碳納米管束包括多個碳納米管，該多個碳納米管通過范德華力首尾相連，且沿著該每個碳納米管束的延伸方向定向排列，該多個碳納米管束的第一端匯聚成一碳納米管線，作為支撐部；該多個碳納米管束沿著第一端與第二端之間的部分由所述支撐部向周圍呈扇形發散，形成電子發射部；所述多個碳納米管束中相鄰的碳納米管束之間具有間隙，該間隙從碳納米管束的第一端至碳納米管束的第二端逐漸增大。

與現有技術相比較，本發明提供的碳納米管場發射體，由于碳納米管場發射體包括多個碳納米管束，該多個碳納米管束之間具有間隙；而且，將碳納米管場發射體的支撐部紡成線，促使所述碳納米管束的一端匯聚于碳納米管場發射體的支撐部，另一端由碳納米管場發射體的支撐部向周圍呈扇形發散，進一步增大了碳納米管場發射體中各個碳納米管束之間的間隙，減小了碳納米管束之間的相互屏蔽效應，進而增大了碳納米管場發射體的發射電流密度。所制備的碳納米管場發射體具有自支撐性，而且將碳納米管場發射體的支撐部紡成線，增強了碳納米管場發射體支撐部中各個碳納米管的相互作用力，使碳納米管場發射體支撐部具有較大的力學強度，可以承受較大的場強，并支撐整個碳納米管場發射體進行穩定的場發射。另外，制備方法簡單，可實現產業自動化生產。

附圖說明

圖1為本發明具體實施例一提供的碳納米管場發射體制備方法的工藝流程圖。

圖2為本發明具體實施例一提供的碳納米管膜的掃描電鏡照片。

圖3為本發明具體實施例一提供的碳納米管場發射體制備方法的另一工藝流程圖。

圖4為本發明具體實施例一提供的碳納米管場發射體的結構示意圖。

圖5為本發明具體實施例一提供的碳納米管場發射體的另一結構示意圖。

圖6為本發明具體實施例一提供的碳納米管場發射體的光學顯微鏡照片。

圖7為本發明具體實施例一提供的碳納米管場發射體的電流-電壓曲線。

圖8為本發明具體實施例一提供的碳納米管場發射體的FN曲線。

圖9為本發明具體實施例二提供的碳納米管場發射體制備方法的工藝流程圖。

圖10為本發明具體實施例三提供的碳納米管場發射體制備方法的工藝流程圖。

圖11為本發明具體實施例四提供的碳納米管場發射體制備方法的工藝流程圖。

主要元件符號說明