[發(fā)明專利]場(chǎng)發(fā)射陰極及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011075453.2
• 申請(qǐng)日: 2020-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112053925A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪序達(dá);梁棟;鄭海榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H01J1/304
• 分類號(hào): H01J1/304;H01J9/02
• 代理公司: 深圳市銘粵知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;黃進(jìn)

本發(fā)明提供了一種場(chǎng)發(fā)射陰極，其包括導(dǎo)電基板以及形成在所述導(dǎo)電基板上的Ti₃C₂納米片薄膜層。所述場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法包括：提供導(dǎo)電基板；配制Ti₃C₂納米片分散液；將所述Ti₃C₂納米片分散液涂覆于所述導(dǎo)電基板上，在所述導(dǎo)電基板上形成Ti₃C₂納米片薄膜層。本發(fā)明提供的場(chǎng)發(fā)射陰極，能夠更好的抵御陽(yáng)離子的轟擊破壞而保持結(jié)構(gòu)的完整，獲得更加穩(wěn)定的發(fā)射電流，并且該場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法具有工藝流程簡(jiǎn)單、工藝條件易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，有利于大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于場(chǎng)發(fā)射技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種場(chǎng)發(fā)射陰極及其制備方法。

背景技術(shù)

真空電子器件在通訊、空間技術(shù)、安全檢測(cè)、醫(yī)療成像等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。真空電子器件的核心部件是陰極，它是用來(lái)產(chǎn)生真空器件工作所需的電子束流。目前，使用最廣泛的陰極是金屬熱陰極，然而，熱陰極存在體積大、熱輻射功耗大、開(kāi)啟時(shí)間長(zhǎng)、高溫下材料蒸發(fā)等缺陷，限制了真空電子器件向微型化和集成化方向發(fā)展。

近年來(lái)，基于各種一維/二維納米材料的場(chǎng)致發(fā)射冷陰極得到了研究者的廣泛關(guān)注和研究，在較低的電場(chǎng)下，其納米級(jí)的尖端可以形成局域增強(qiáng)效應(yīng)，電子在較低的電場(chǎng)作用下就能夠發(fā)生隧穿效應(yīng)，形成極大的發(fā)射電流，其典型代表為石墨烯和碳納米管。石墨烯具有豐富的尖銳邊緣結(jié)構(gòu)，可以作為有效的電子發(fā)射地址，再加上其穩(wěn)定的機(jī)械化學(xué)性能，以及優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱特性，是一種理想的場(chǎng)發(fā)射納米材料。碳納米管作為一維材料，其導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和石墨烯相似，并且具有巨大的長(zhǎng)徑比，其納米級(jí)的管端部(開(kāi)口或者閉合)能夠高效的發(fā)射電流。相比于熱陰極，場(chǎng)發(fā)射陰極具有室溫工作、快速響應(yīng)(納秒級(jí))、低功耗、可微型化等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于真空電子器件可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)，獲得優(yōu)異的功率和頻率特性。

然而，石墨烯和碳納米管為碳材料，在場(chǎng)發(fā)射過(guò)程中其發(fā)射結(jié)構(gòu)容易受到陽(yáng)離子的轟擊(真空中殘余氣體受到電子作用發(fā)生電離，產(chǎn)生陽(yáng)離子，并在電場(chǎng)作用下向陰極移動(dòng))而破壞，此外，場(chǎng)發(fā)射產(chǎn)生的焦耳熱形成的高溫也對(duì)發(fā)射結(jié)構(gòu)造成損壞，這些都導(dǎo)致其發(fā)射電流密度極易發(fā)生衰減或者劇烈波動(dòng)，發(fā)射穩(wěn)定性較差。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種場(chǎng)發(fā)射陰極及其制備方法，以解決現(xiàn)有的納米材料場(chǎng)發(fā)射陰極發(fā)射穩(wěn)定性較差的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一方面是提供了一種場(chǎng)發(fā)射陰極，所述場(chǎng)發(fā)射陰極包括導(dǎo)電基板以及形成在所述導(dǎo)電基板上的Ti₃C₂納米片薄膜層。

優(yōu)選地，所述Ti₃C₂納米片薄膜層的厚度為1μm～10μm。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電基板選自基材為鐵、鈦、銅、鉻、鈷、鎳、鎢、鉬、鉭和鉑中的至少一種形成的金屬基板；或者是，所述導(dǎo)電基板為氧化銦錫導(dǎo)電玻璃或硅片。

本發(fā)明的另一方面是提供一種如上所述的場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法，其包括：提供導(dǎo)電基板；配制Ti₃C₂納米片分散液；將所述Ti₃C₂納米片分散液涂覆于所述導(dǎo)電基板上，在所述導(dǎo)電基板上形成Ti₃C₂納米片薄膜層。

優(yōu)選地，所述配制Ti₃C₂納米片分散液包括：提供Ti₃C₂納米片原料，將所述Ti₃C₂納米片原料加入溶劑中，超聲攪拌后離心處理獲得所述Ti₃C₂納米片分散液。