[發明專利]一種處理陰極薄膜提高場發射性能的工藝

有效

• 申請號: 201910554067.2
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110335795B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 歐陽威;吳翰;易春蓉;杜小霞
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: H01J9/02
• 分類號: H01J9/02
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種處理陰極薄膜提高場發射性能的工藝，該工藝通過使用不同種類的膠帶以及改變膠帶處理次數等參數來調控場發射點，并使用砝碼壓實的手段讓膠帶和待處理場發射陰極薄膜貼合更加緊密，最大限度地發揮出膠帶處理改善場發射性能的作用，達到改善陰極形貌、降低場屏蔽效應并最終提高場發射性能的目的。實驗結果證實，本發明提出的工藝對提高場發射性能有著極大的作用，再通過選擇最優的膠帶處理次數等工藝參數能有效地降低場發射器件的開啟和閾值電場強度，從而獲得性能優異的場發射器件。

技術領域

本發明屬于場發射陰極薄膜制備與處理領域，通過使用不同種類的膠帶以及改變膠帶處理次數等參數來調控場發射點，并使用砝碼來讓膠帶和待處理場發射陰極薄膜貼合更加緊密，最大限度地發揮出膠帶處理改善場發射性能的作用，達到改善陰極形貌、降低場屏蔽效應并最終提高場發射性能的目的。

背景技術

近年來，隨著對電子發射技術不斷深入的研究，以及其應用范圍的不斷擴大，場致電子發射作為一種冷陰極發射方式，受到了國內外研究者的大量關注，并在平板顯示、X射線管、微波發生器等諸多領域中有潛在應用，成為真空微納電子行業內的熱點研究問題。

場發射，是通過降低固體表面勢壘的高度，壓縮表面勢壘的寬度，使電子能通過隧穿效應穿過或越過勢壘頂端，形成電子發射。具體而言，就是在外加高壓電場作用下，由于曲率較大的電極(即場發射陰極)附近電場增強，固體表面勢壘寬度降低到接近或小于電子的波長時，電子通過隧穿效應發射，不需要其他形式的附加能量。

目前，有很多關于碳納米管、石墨烯、碳化硅、氧化鋅等低維納米材料及其復合物作為場發射陰極的研究，采用的陰極薄膜制備方法有絲網印刷、真空抽濾、化學氣相沉積、電泳等，但是，化學氣相沉積所需成本太高，不利于場發射器件的商業化應用，而成本較低的絲網印刷和真空抽濾等方法易使陰極材料在基底上倒伏，導致有效的場發射點數量稀少，從而表現出來的場發射性能并不十分出色，因此，如何從材料改性角度出發來增強場發射性能成為一個非常值得研究的課題。研究人員大多采用了提高長徑比、增強尖端與襯底之間的吸附、用其他材料界面修飾陰極材料，降低功函數等方法提升它的場發射性能。但場屏蔽效應一直是限制場發射性能的一個重要因素，需要通過移除部分與襯底吸附不好的場發射點，從而減小場屏蔽效應。

發明內容

本發明的目的是通過使用不同種類的膠帶以及改變膠帶處理次數等參數來調控場發射點，并使用砝碼來讓膠帶和待處理場發射陰極薄膜貼合更加緊密，最大限度地發揮出膠帶處理改善場發射性能的作用，達到改善陰極形貌、降低場屏蔽效應并最終提高場發射性能的目的。本發明采用低維納米材料作為陰極薄膜材料，使用不同種類的膠帶，改變處理次數，并給出最優的處理次數，以最大程度地增強場發射性能。

實現本發明目的的具體技術方案是：

一種處理陰極薄膜提高場發射性能的工藝，該工藝具體包括以下步驟：

步驟1：膠帶處理

(1)膠帶的預處理

將選好的膠帶撕開2～10cm，在表面干凈平整的物體或在膠帶自身上將其反復地粘10～500次，通過改變膠帶預處理的次數，改變膠帶的粘附力；

(2)陰極薄膜的膠帶粘撕處理

將處理好的膠帶均勻平整地貼到場發射陰極薄膜上，所述陰極薄膜包括但不限于碳納米管、石墨烯、碳化硅、氧化鋅低維納米材料及其復合物。放置50～1000g重的砝碼，使膠帶均勻、平整地覆蓋住場發射陰極薄膜，再揭下。

步驟2：測試陰極薄膜的場發射性能