[發明專利]一種具有雙層納米碳涂層的場發射陰極及制備方法

有效

• 申請號: 201510059967.1
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104701115B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 翟春雪;張志勇;趙武;趙麗麗;王雪文;閆軍鋒;贠江妮
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: H01J1/304
• 分類號: H01J1/304;H01J9/02;C25D15/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所61216
• 代理人: 李婷

1.一種具有雙層納米碳涂層的場發射陰極的制備方法，其特征在于：所述的場發射陰極包括基底，基底上沉積有納米金剛石涂層，基底和納米金剛石涂層之間形成了一層化學鍵合層，納米金剛石涂層上沉積有納米碳管涂層；

化學鍵合層可使基底與碳材料涂層牢固粘接，并提供從基底到碳材料的電子傳輸路徑；納米金剛石涂層可改善納米碳管與襯底的熱接觸，同時納米金剛石也可作為場發射體；納米碳管涂層為主要的場發射體；

所述的納米金剛石涂層為納米金剛石顆粒組成；

首先將納米金剛石通過電泳沉積的方法涂覆在基底上，形成納米金剛石涂層；

然后將納米碳管通過電泳沉積的方法涂覆在納米金剛石涂層上，形成納米碳管涂層；

最后使基底與納米金剛石涂層發生化學鍵合反應，得到化學鍵合層；

所述的基底為金屬鈦基底，所述的化學鍵合層為TiC化學鍵合層；

該方法具體包括以下步驟：

步驟一，選擇金屬鈦片作為基底，金屬鈦片的一面進行研磨、拋光后置于丙酮中超聲清洗，然后用去離子水沖洗后經乙醇脫水；

步驟二，配置納米金剛石電泳液：選用質量比為納米金剛石：碘＝1：2的混合物為溶質；選用體積比為去離子水：丙酮：異丙醇＝1：1：20的混合液為溶劑，使納米金剛石含量為0.23mg/ml；

將溶質和溶劑混合后進行超聲分散，超聲功率99W、超聲時間30min、超聲溫度30℃～40℃，形成混合均勻的納米金剛石粉電泳液；

步驟三，將金屬鈦片拋光的一面作為陰極，不銹鋼片作為陽極，兩極板間距為1cm，電泳電壓60V，電泳時間2min，在金屬鈦片拋光的一面上沉積納米金剛石涂層；

步驟四，配置納米碳管電泳液：以納米碳管為溶質，異丙醇為溶劑，將兩者混合，使納米碳管的含量為0.2mg/ml；對混合物進行超聲分散，超聲功率99W、超聲時間30min、超聲溫度30℃～40℃，形成混合均勻的納米碳管電泳液；

步驟五，將金屬片已涂覆了納米金剛石涂層的一面作為陰極，不銹鋼片作為陽極，兩極板間距為1cm，電泳電壓60V，電泳時間8min，在納米金剛石涂層表面繼續沉積納米碳管涂層；

步驟六，將沉積了納米金剛石涂層和納米碳管涂層的金屬鈦片置入真空熱處理系統中進行熱處理，熱處理時真空熱處理系統的真空度為3×10^-3Pa，溫度為700℃，處理時間為10min，在基底與納米碳材料之間形成化學鍵合，得到雙層納米碳涂層場發射陰極。