[發(fā)明專利]一種氧化石墨烯的場(chǎng)發(fā)射平板顯示儀的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510241054.1
• 申請(qǐng)日: 2015-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104835708B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙波;王楠;姜國(guó)華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01J29/04
• 分類號(hào): H01J29/04;H01J31/12;H01J1/304
• 代理公司: 上海旭誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31220
• 代理人: 鄭立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米材料技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體涉及一種氧化石墨烯的場(chǎng)發(fā)射平板顯示儀的制備方法。

背景技術(shù)

場(chǎng)發(fā)射技術(shù)是一種冷陰極發(fā)射技術(shù)，具有電流密度大、功耗低、響應(yīng)快等特點(diǎn)，在平板顯示器、X射線源、微波放大器等真空電子領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。薄膜場(chǎng)發(fā)射冷陰極更是具有普通陰極所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：工作電壓低、無(wú)預(yù)熱延遲、高度集成化，可廣泛應(yīng)用于高像質(zhì)平板電視、便攜式計(jì)算機(jī)顯示器等高性能顯示器件。在薄膜場(chǎng)發(fā)射的研究中，關(guān)鍵性問(wèn)題之一在于研制有效而且可靠的固體發(fā)射表面。雖然研究硅、金屬或金剛石等薄膜材料的電子場(chǎng)致發(fā)射取得了不少進(jìn)展，但隨著微觀領(lǐng)域的低維和納米尺度研究的進(jìn)展，科技界對(duì)氧化石墨烯等一維納米材料的場(chǎng)發(fā)射特性產(chǎn)生了更大的興趣。由于氧化石墨烯具有高強(qiáng)度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)良的電學(xué)特性，使其成為良好的場(chǎng)發(fā)射材料。

傳統(tǒng)的場(chǎng)發(fā)射顯示器的電子發(fā)射源存在以下問(wèn)題：(1)陰極與柵極之間的納米線縫隙是通過(guò)脈沖電壓燒制而成，其位置和寬度存在一定的偶然性，及電子發(fā)射源之間存在較大的偏差，這就使得電子發(fā)射均勻性差。(2)由于發(fā)射電子的間隙只有幾個(gè)納米的寬度，許多電子來(lái)不及被陽(yáng)極電場(chǎng)提取就已經(jīng)被柵極吸收，使得電子發(fā)射效率低，而且如果增加縫隙發(fā)射電子又要更高的電壓，這將增加驅(qū)動(dòng)電路的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種氧化石墨烯的場(chǎng)發(fā)射平板顯示儀的制備方法。本發(fā)明制備一種氧化石墨烯場(chǎng)發(fā)射體來(lái)作為平板顯示器的電子發(fā)射源，并制成平板顯示儀，具有發(fā)射電流穩(wěn)定，驅(qū)動(dòng)電壓小以及電子發(fā)射效率高等特點(diǎn)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種氧化石墨烯的場(chǎng)發(fā)射平板顯示儀的制備方法，具體包括如下步驟：

步驟一，在平面襯底上涂敷一層光刻膠。襯底選自玻璃、陶瓷、含有絕緣層的硅、含有絕緣層的鍺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯之中的一種。光刻膠選自雙疊氮系光刻膠、酚醛樹(shù)脂系光刻膠、紫外光刻膠、深紫外光刻膠、電子束膠、離子束膠、X射線膠之中的一種。

步驟二，對(duì)光刻膠進(jìn)行圖形化。此處圖形化是指對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光、顯影、部分去膠，使襯底上暴露需要制備場(chǎng)發(fā)射點(diǎn)的區(qū)域。

步驟三，鍍覆金屬薄膜。鍍覆選自以下方法中的任意一種：電子束蒸發(fā)法、磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法和化學(xué)鍍法。金屬選自W、Mo、Au、Ni、Ti、Cr、Pt或Pd之中的一種。

步驟四，在金屬薄膜上沉降鎳納米顆粒。具體操作是：在鎳納米顆粒懸濁液四周或者底部放置一塊永磁鐵，或者將鎳納米顆粒懸濁液置于均勻磁場(chǎng)中，再將鍍有金屬薄膜的襯底垂直于磁場(chǎng)放置在鎳納米顆粒懸濁液之中。

步驟五，在真空爐中對(duì)步驟四得到的樣品進(jìn)行熱處理。熱處理是指：在200℃～600℃的真空或者惰性氣體保護(hù)氣氛中加熱5～8小時(shí)。熱處理后鎳納米顆粒金屬與基底形成可靠接觸，增強(qiáng)了材料與基底之間的附著性，降低了材料與基體的接觸電阻。

步驟六，使用自然沉降法在步驟五得到的樣品表面沉積氧化石墨烯。在鎳納米顆粒表面沉積一層氧化石墨烯，從而使得氧化石墨烯表面形成很多尖銳的突起。這些尖銳的突起形成了良好的場(chǎng)發(fā)射結(jié)構(gòu)，具有較高的場(chǎng)增強(qiáng)因子，使得開(kāi)啟電場(chǎng)下降。

步驟七，除去樣品上剩余的光刻膠，得到場(chǎng)發(fā)射點(diǎn)陣。場(chǎng)發(fā)射點(diǎn)陣為：點(diǎn)與點(diǎn)之間間距為0.5～500微米，每個(gè)點(diǎn)的面積為0.1～10000平方微米。

步驟八，對(duì)場(chǎng)發(fā)射點(diǎn)陣進(jìn)行布線。布線使用的方法是：利用套刻方法對(duì)樣品的每一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行布線。

步驟九，在步驟八得到的樣品上方平行放置鍍有熒光粉的ITO玻璃片，樣品與玻璃片用絕緣材料隔開(kāi)一定距離，制成場(chǎng)發(fā)射平板模塊。絕緣材料為橡膠、云母或聚四氟乙烯中的一種，絕緣材料厚度為50～500微米。ITO玻璃片是在鈉鈣基或硅硼基基片玻璃的基礎(chǔ)上，利用濺射、蒸發(fā)等多種方法鍍上一層氧化銦錫(俗稱ITO)膜加工制作成的。

步驟十，使用單片機(jī)和移位寄存器數(shù)組成外圍電路，結(jié)合場(chǎng)發(fā)射平板模塊實(shí)現(xiàn)屏顯。單片機(jī)為51單片機(jī)或者飛思卡爾單片機(jī)。移位寄存器為以下種類中的一種：八位單向移位寄存器、八位雙向移位存器、四位單向移存器、四位雙向移位存器。實(shí)現(xiàn)屏顯方法是：將要顯示圖像通過(guò)單片機(jī)組成的控制模塊進(jìn)行處理，將發(fā)光點(diǎn)的位置信息傳遞給移位寄存器組成的驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊控制對(duì)應(yīng)的點(diǎn)發(fā)光從而實(shí)現(xiàn)屏顯。