[發明專利]通過場發射自加熱誘導納米結構改善結晶性的方法和裝置

在審

• 申請號: 201610028921.8
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105668513A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 鄧少芝;沈巖;許寧生;陳軍;佘峻聰
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 華輝;林玉芳

1.一種通過場發射自加熱誘導納米結構改善結晶性的方法，其特征在于：采用 場發射電流產生焦耳熱原位加熱納米結構材料，通過場發射電流產生過程實 現納米結構材料溫度迅速升高，其通過以下步驟實現：

(1)設置由陰極和陽極構成的場發射結構；

(2)將納米結構材料設于步驟(1)所述場發射結構的陰極位置；

(3)將電極安裝在步驟(1)所述場發射結構的陽極位置；

(4)將安裝上述納米結構材料以及電極的場發射結構設于真空度大于1×10^-3Pa的真空環境中；

(5)調節陰極與陽極之間的距離，并對設于真空環境中的場發射結構的陰極 及陽極間施加0.01V～500V的電壓，使納米結構材料產生發射電流；

(6)持續施加電壓，使發射電流升高以使納米結構材料升溫，當溫度達到一 定溫度時，納米結構的多晶態區域發生重結晶，納米結構的結晶性發生不同程度 的改善。

2.根據權利要求1所述的通過場發射自加熱誘導納米結構改善結晶性的方法， 其特征在于：所述步驟(6)中電壓施加的時間為1s～12h，發射電流的大 小為1nA～1mA。

3.根據權利要求1所述的通過場發射自加熱誘導納米結構改善結晶性的方法， 其特征在于：所述步驟(5)中陰極及陽極間的電壓為130～150V。

4.根據權利要求1所述的通過場發射自加熱誘導納米結構改善結晶性的方法， 其特征在于：所述安裝于陽極位置的電極為平面電極或探針電極。

5.根據權利要求1所述的通過場發射自加熱誘導納米結構改善結晶性的方法， 其特征在于：所述步驟(6)中，通過控制電壓施加的時間和/或發射電流的 大小來調整納米結構材料中局部區域的溫度。

6.根據權利要求1或5所述的通過場發射自加熱誘導納米結構改善結晶性的 方法，其特征在于：所述場發射結構中陰極及陽極間的距離為2nm～0.4mm。

7.根據權利要求1所述的通過場發射自加熱誘導納米結構改善結晶性的方法， 其特征在于：步驟(4)中所述真空環境包括掃描電鏡樣品室、透射電子顯 微鏡樣品室或場發射測試樣品室。

8.根據權利要求1所述的通過場發射自加熱誘導納米結構改善結晶性的方法， 其特征在于：步驟(2)所述納米結構材料直接生長于導電襯底上或以轉移 方式移植到導電襯底上，然后再安裝于陰極位置。

9.權利要求1所述用于自加熱誘導納米結構改善結晶性的場發射裝置，其特 征在于：包括驅動電源、真空腔體、陰極及陽極，所述陰極和陽極設于真 空腔體內并通過連接線與驅動電源連接形成回路，所述陰極上設有納米結 構材料，所述陽極上安裝平面電極或探針電極。

10.權利要求9所述用于自加熱誘導納米結構改善結晶性的場發射裝置，其特 征在于：所述陽極設于用于移動陽極以控制其位置的位移控制結構上。