[發明專利]碳納米管場發射體的制備方法

有效

• 申請號: 201210217752.4
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN103515170A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 柳鵬;徐麗江;周段亮;張春海;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;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的制備方法，尤其涉及一種基于碳納米管的場發射體。

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陰極材料。2011年03月30日公告的中國大陸專利第CN101425438A號揭示了一種場發射電子源的制備方法，該制備方法包括以下步驟：提供一碳納米管陣列形成于一基底；采用一拉伸工具從碳納米管陣列中拉取碳納米管獲得一碳納米管薄膜或者一碳納米管絲；通過使用有機溶劑或者施加機械外力處理該碳納米管薄膜或者碳納米管絲得到一碳納米管長線；將該碳納米管長線通電流加熱熔斷，在熔斷處形成多個場發射尖端；以及將該熔斷后的碳納米管長線設置于導電基體上即得到場發射電子源。但是，在需要較大總體發射電流的場合，單根碳納米管長線的發射電流難以滿足需求。在制備由大規模的碳納米管線陣列組成的場發射體時，若將所述單根碳納米管長線逐個按位置排列，實際操作起來非常困難，難以保證相鄰碳納米管長線之間的間距相等，難以實現工業化。而且，如此得到的場發射體的工作效率較低，場發射性能不好。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種可以實現工業化的碳納米管場發射體的制備方法，且所述碳納米管場發射體的發射性能良好、工作效率高。

一種碳納米管場發射體的制備方法，包括以下步驟：提供一碳納米管薄膜，該碳納米管薄膜包括多個沿同一方向定向排列的碳納米管；沿著所述多個碳納米管軸向的方向，對所述碳納米管薄膜進行等間距切割，將所述碳納米管薄膜裁切成多個帶狀碳納米管薄膜；處理所述多個帶狀碳納米管薄膜以形成多個碳納米管線；以及將所述多個碳納米管線放置于一導電載體上，用激光束切斷所述多個碳納米管線，得到一碳納米管場發射體。

一種碳納米管場發射體的制備方法，包括以下步驟：提供一碳納米管陣列形成于一基底；對所述碳納米管陣列進行等間隔切割，形成多個等間隔排列的帶狀碳納米管子陣列；從該多個等間隔排列的帶狀碳納米管子陣列中拉取獲得多個帶狀碳納米管薄膜；處理所述多個帶狀碳納米管薄膜以形成多個碳納米管線；以及將所述多個碳納米管線放置于一導電載體上，用激光束切斷所述多個碳納米管線，得到一碳納米管場發射體。

與現有技術相比較，本發明將碳納米管薄膜先等間距裁切成多個寬度一致的帶狀碳納米管薄膜，或者將碳納米管陣列等間距切割以拉取多個寬度一致的帶狀碳納米管薄膜，然后使用有機溶劑處理所述多個帶狀碳納米管薄膜，形成均勻一致的碳納米管線陣列，進而得到一由該碳納米管線陣列組成的場發射體。該制備方法簡單易行，可實現大規模產業化。所制備的碳納米管場發射體包括排列整齊的碳納米管線陣列，該碳納米管線陣列中每一碳納米管線的高度相等，相鄰碳納米管線之間的間距相等，致使碳納米管場發射體中每一碳納米管線的發射性能一致。由于所述碳納米管線之間的間距為碳納米管線的長度的1.5~2倍，所以所述碳納米管線之間的相互屏蔽效應較小，從而提高了所述碳納米管場發射體的發射性能。所制備的碳納米管場發射體的電子發射端部呈一平面形狀，該平面形狀的電子發射端具有多個發射點，且發射電壓低，發射電流大。而且，所述電子發射端的端口處的碳納米管為開口，提高了所述碳納米管場發射體的發射性能和工作效率。

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的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場發射體的制備方法所采用的碳納米管薄膜的掃描電鏡照片。

圖3為本發明具體實施例一提供的碳納米管場發射體的制備方法中將多個碳納米線設置于多個導電載體的結構示意圖。

圖4為本發明具體實施例一提供的碳納米管場發射體的制備方法所獲得的碳納米管場發射體陣列的光學顯微鏡照片。

圖5為本發明具體實施例一提供的碳納米管場發射體的制備方法所獲得的碳納米管場發射體陣列的FN曲線。

圖6為本發明具體實施例一提供的碳納米管場發射體的制備方法所獲得的碳納米管場發射體陣列的電流-電壓曲線。

圖7為本發明具體實施例一提供的碳納米管場發射體的制備方法所獲得的碳納米管場發射體陣列的陽極發光照片。