專利名稱：一種場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法。
背景技術(shù)：
碳納米管是一種新型碳材料，其具有極其優(yōu)異的導(dǎo)電性能，且其具有幾乎接近理論極限的尖端表面積(尖端表面積越小，其局部電場(chǎng)越集中)，所以，碳納米管是已知最好的場(chǎng)發(fā)射材料，其具有極低場(chǎng)發(fā)射電壓，可傳輸極大電流密度，且電流極穩(wěn)定，因而非常適合做場(chǎng)發(fā)射顯示器的發(fā)射組件。
用于發(fā)射組件的碳納米管，多采用電弧放電法或化學(xué)氣相沉積法(CVD法)生長(zhǎng)的碳納米管。將碳納米管應(yīng)用于場(chǎng)發(fā)射顯示器的方式有將含有碳納米管的導(dǎo)電漿料或者有機(jī)粘接劑印刷成圖形通過(guò)后續(xù)處理使得碳納米管能夠從漿料的埋藏中露出頭來(lái)成為發(fā)射體。在此方法中，將含有碳納米管的導(dǎo)電漿料以厚膜鋼板印刷的方式涂覆在導(dǎo)電基板上，碳納米管在漿料中發(fā)生彎曲，相互交織，不易形成垂直于導(dǎo)電基板的碳納米管，為形成性能良好的發(fā)射尖端，需對(duì)碳納米管陣列進(jìn)行后續(xù)處理，即，將一層漿料剝離，從而使碳納米管從漿料的埋藏中露出頭來(lái)而成為發(fā)射體，但是，剝離此漿料層對(duì)碳納米管損傷很大。
上述方法制備的碳納米管膜中，碳納米管基本上趴在導(dǎo)電基板上，相對(duì)導(dǎo)電基板垂直的碳納米管較少。然而，碳納米管作為場(chǎng)發(fā)射體，是從碳納米管的一端沿軸向發(fā)射出電子，所以，碳納米管趴在導(dǎo)電基板上不利于碳納米管場(chǎng)發(fā)射性能的發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，提供一種不損傷碳納米管，使碳納米管場(chǎng)發(fā)射體的端頭相對(duì)導(dǎo)電基板基本垂直，從而確保碳納米管場(chǎng)發(fā)射性能發(fā)揮良好的碳納米管場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法實(shí)為必要。
該場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法包括下列步驟提供一基板，在該基板上沉積一金屬層；對(duì)金屬層表面進(jìn)行氧化處理，形成一具有多個(gè)凹槽的金屬氧化物層；去除多個(gè)凹槽底部的金屬氧化物；通過(guò)電泳沉積方式在凹槽底部沉積碳納米管。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，所述場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法制得的碳納米管場(chǎng)發(fā)射體的端頭相對(duì)基板基本垂直，從而提高了場(chǎng)發(fā)射電子的均勻性，即提高了碳納米管場(chǎng)發(fā)射性能。

圖1是本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射陰極制備方法的流程圖。
圖2是本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射陰極制備方法的流程示意圖。
圖3(a)至(b)是通過(guò)電泳沉積方式在凹槽底部沉積碳納米管的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1與圖2，本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法包括以下步驟步驟1，提供一基板110，在該基板110上沉積一金屬層130。
基板110可以選用普通玻璃基板或?qū)щ娀?，例如氧化銦錫(ITO，Indium Tin Oxide)導(dǎo)電玻璃、鍍銀的玻璃基板，如果選用普通玻璃基板，一般會(huì)在基板上沉積一金屬層之前先鍍一導(dǎo)電層120。在此，可以采用熱蒸鍍法(Thermal Evaporation)、濺鍍法(Sputtering)、熱化學(xué)氣相沉積法(Thermal Chemical VaporDeposition)等方法將金屬沉積到基板110上。上述金屬層130可為鎳、銀、鋁等金屬或其合金，本實(shí)施例中用熱化學(xué)氣相沉積法將鋁沉積到基板110上。
步驟2，對(duì)金屬層130表面進(jìn)行氧化處理，形成一具有多個(gè)凹槽134的金屬氧化物層132。
由于本實(shí)施例中是將鋁沉積到基板110上，所以對(duì)金屬層130表面進(jìn)行氧化處理實(shí)際上就是對(duì)鋁的陽(yáng)極氧化，在陽(yáng)極氧化過(guò)程開始時(shí)，金屬表面生成的Al3+與電解液中生成的含氧陰離子(R2-)發(fā)生下列反應(yīng)2Al3++3R2-+2H2O→Al2O3+3H2R
式中，R為負(fù)二價(jià)的含氧酸根離子或O2-，在Al表面與之生成Al2O3膜；隨陽(yáng)極過(guò)程的不斷進(jìn)行，Al3+在電場(chǎng)作用下在Al2O3膜中遷移與膜/電解液界面遷移的R2-物種相互作用，Al2O3膜不斷生長(zhǎng)。另，對(duì)金屬層130表面進(jìn)行氧化處理時(shí)，所選用酸的種類及濃度、腐蝕時(shí)間、電流密度等反應(yīng)條件可以控制金屬氧化物層132的凹槽134的形貌及深度。金屬氧化物層132可以作為場(chǎng)發(fā)射陰極的分隔墻(Spacer)。
步驟3，去除多個(gè)凹槽底部1341的金屬氧化物。
經(jīng)陽(yáng)極氧化處理后，產(chǎn)生的金屬氧化物層132位于金屬層130的上方，再用酸溶液將多個(gè)凹槽底部1341的金屬氧化物腐蝕掉，以使其下方的金屬露出來(lái)，在此，可選用草酸。當(dāng)用酸溶液對(duì)凹槽底部1341的金屬氧化物進(jìn)行腐蝕時(shí)，凹槽134的側(cè)壁也會(huì)被酸溶液腐蝕掉，但凹槽底部1341的金屬氧化物層相對(duì)凹槽134的側(cè)壁上的金屬氧化物較薄，所以，將凹槽底部1341的金屬氧化物腐蝕掉并露出金屬時(shí)，凹槽134的側(cè)壁上與凹槽底部1341的金屬氧化物層相同厚度的金屬氧化物也會(huì)被氧化掉，此時(shí)，該多個(gè)凹槽134會(huì)相應(yīng)的變大。
步驟4，通過(guò)電泳沉積方式在多個(gè)凹槽底部1341沉積碳納米管490。
請(qǐng)參閱圖3(a)，先利用電泳沉積方式在凹槽底部1341沉積粘著劑層470，溶液480是摻有硝酸鎂[Mg(NO3)2]粒子4701的水溶液，在電極410與導(dǎo)電層130之間加電場(chǎng)在凹槽底部1341沉積一層氫氧化鎂[Mg(OH)2]，這是由于Mg(NO3)++2OH-→Mg(OH)2(s)+NO3-，則沉積的氫氧化鎂即為所需的粘著劑。請(qǐng)參閱圖3(b)，再通過(guò)電泳沉積方式在粘著劑層470上沉積碳納米管490，溶液580為摻有碳納米管490的酒精溶液，在電極510與導(dǎo)電層130之間加電場(chǎng)在粘著劑層470上沉積碳納米管490，在此，可通過(guò)改變電泳沉積方式中的參數(shù)來(lái)控制所要沉積碳納米管490的厚度，如電壓，溶液濃度等。然后，對(duì)基板110進(jìn)行熱處理，在100攝氏度～200攝氏度的條件下進(jìn)行燒結(jié)，使碳納米管490與粘著劑層470更為緊密的粘合。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化。所以，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法，包括下列步驟提供一基板，在該基板上沉積一金屬層；對(duì)金屬層表面進(jìn)行氧化處理，形成一具有多個(gè)凹槽的金屬氧化物層；去除多個(gè)凹槽底部的金屬氧化物；通過(guò)電泳沉積方式在凹槽底部沉積碳納米管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法，其特征在于所述基板為導(dǎo)電基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法，其特征在于所述金屬層中所含金屬為鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法，其特征在于所述在基板上沉積金屬層是用熱蒸鍍方式或熱化學(xué)氣相沉積方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法，其特征在于所述氧化處理是用陽(yáng)極氧化方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法，其特征在于所述去除多個(gè)凹槽底部的金屬氧化物是用酸溶液將其去除。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法，其特征在于在沉積碳納米管之前通過(guò)電泳沉積方式在凹槽底部沉積一粘著劑層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法，其特征在于所述粘著劑層為氫氧化鎂。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法，其特征在于所述碳納米管是沉積在粘著劑層上。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法，其特征在于在沉積碳納米管之前進(jìn)一步包括對(duì)基板進(jìn)行熱處理的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)發(fā)射陰極的制備方法，該方法包括下列步驟提供一基板，在該基板上沉積一金屬層；對(duì)金屬層表面進(jìn)行氧化處理，形成一具有多個(gè)凹槽的金屬氧化物層；去除多個(gè)凹槽底部的金屬氧化物；通過(guò)電泳沉積方式在凹槽底部沉積碳納米管。
文檔編號(hào)H01J9/02GK1988101SQ200510121250
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月23日
發(fā)明者董才士 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司