專利名稱：場發(fā)射電子源的制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種場發(fā)射電子源的制備方法，尤其涉及一種基于碳納米管 的場發(fā)射電子源的制備方法。
背景技術(shù)：
場發(fā)射電子源在低溫或者室溫下工作，與電真空器件中的熱發(fā)射電子源 相比具有能耗低、響應速度快以及低放電等優(yōu)點，因此用場發(fā)射電子源替代 電真空器件中的熱發(fā)射電子源成為了人們研究的一個熱點。
碳納米管(Carbon Nanotube， CNT)是一種新型碳材料，由日本研究人員 Iijima在1991年發(fā)現(xiàn)，請參見"Helical Microtubules of Graphitic Carbon", S. Iijima， Nature, vol.354，p56 (1991)。碳納米管具有極優(yōu)異的導電性能、良好的 化學穩(wěn)定性和大的長徑比，且其具有幾乎接近理論極限的尖端表面積(尖端 表面積愈小，其局部電場愈集中)，因而碳納米管在場發(fā)射電子源領域具有 潛在的應用前景。目前的研究表明，碳納米管是已知的最好的場發(fā)射材料之 一，它的尖端尺寸只有幾納米至幾十納米，具有低的開啟電壓，可傳輸極大 的電流密度，并且電流穩(wěn)定，使用壽命長，因而非常適合作為一種極佳的點 電子源，應用在掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope),透射電子顯 微鏡(Transmission Electron Microscope)等設備的電子發(fā)射部件中。
現(xiàn)有的碳納米管場發(fā)射電子源一般至少包括一導電基體和作為發(fā)射端 的碳納米管，該碳納米管形成于該導電基體上。目前，碳納米管形成于導電 基體上的方法主要有機械方法和原位生長法。
其中，機械方法是通過原子力顯微鏡或者電子顯微鏡操縱單根碳納米 管，將碳納米管組裝到一導電基體上，此種方法程序簡單，但由于單根碳納 米管尺寸太小且需要應用原子力顯微鏡或者電子顯微鏡這些昂貴的設備的 輔助，操作復雜，成本高。
為克服上述機械法組裝的碳納米管場發(fā)射電子源操作復雜的缺點，現(xiàn)有 技術(shù)提供了 一種采用原位生長的方法(請參見"Low-temperature CVDgrowth of carbon nanotubes for field emission application" ， Kuang-chung Chen, Diamond & Related Materials, Vol. 16， P566 ( 2007 ))。該方法是先在導電基 體上鍍上金屬催化劑，然后通過化學氣相沉積方法在導電基體上直接生長出 碳納米管陣列作為場發(fā)射電子源，此種方法操作簡單，碳納米管與導電基體 的電接觸良好。但是，由于該方法無法控制碳納米管的生長方向，所以存在 成功率低、可控性差的問題。
因此，確有必要提供一種場發(fā)射電子源的制備方法，該制備方法簡單， 成功率高且成本4交《氐。

發(fā)明內(nèi)容
一種場發(fā)射電子源的制備方法，包括以下步驟提供一碳納米管薄膜， 該碳納米管薄膜中的碳納米管沿同一方向延伸排列；提供一第一電極和一第 二電極，將碳納米管薄膜的兩端分別固定于第一電極和第二電極上，該碳納 米管薄膜中碳納米管從第 一電極向第二電極延伸；通過使用有機溶劑處理該 碳納米管薄膜，形成多個碳納米管線；將該碳納米管線通電流加熱熔斷，得 到多個碳納米管針尖；提供一導電基體，將一碳納米管針尖設置于該導電基 體上，形成一場發(fā)射電子源。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，該場發(fā)射電子源的制備方法操作簡單，無需昂貴儀 器，成本較低且易于控制效率較高。


圖1是本技術(shù)方案實施例的場發(fā)射電子源的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中碳納米管針尖的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本技術(shù)方案實施例的碳納米管針尖的掃描電鏡照片。
圖4是本技術(shù)方案實施例的碳納米管針尖的透射電鏡照片。
圖5是本技術(shù)方案實施例的場發(fā)射電子源的制備方法的流程圖。
圖6是本技術(shù)方案實施例的碳納米管薄膜經(jīng)有機溶劑處理后的照片。
圖7是本技術(shù)方案實施例的碳納米管線通電流加熱裝置示意圖。
圖8是本技術(shù)方案實施例的碳納米管線的示意圖。
圖9是本技術(shù)方案實施例的碳納米管線碳納米管線熔斷后的示意圖。
5圖IO是本技術(shù)方案實施例的碳納米管線被加熱到白熾狀態(tài)時的照片。
圖11是本技術(shù)方案實施例獲得的碳納米管針尖的拉曼光語圖。
圖12是本技術(shù)方案實施例將碳納米管針尖設置于導電基體上的方法的 流程示意圖。
圖13是本技術(shù)方案實施例的涂敷有銀膠的光纖的示意圖。 圖14是本技術(shù)方案實施例采用導電膠固定碳納米管針尖的方法的流程 示意圖。
圖15是本技術(shù)方案實施例所提供的場發(fā)射電子源的場發(fā)射電壓與電流 的關系圖。
具體實施例方式
以下將結(jié)合附圖詳細說明本技術(shù)方案場發(fā)射電子源及其制備方法。
請參閱圖1、圖2、圖3及圖4，本技術(shù)方案實施例提供一種場發(fā)射電 子源10，其包括一碳納米管針尖12和一導電基體14。
所述的碳納米管針尖12包括一第一端122及與第一端122相對的第二 端124,該碳納米管針尖12的第一端122與該導電基體14電連接，碳納米 管針尖12的第二端124用于發(fā)射電子。該碳納米管針尖12的長度為0.01 毫米至1毫米，直徑為1微米至20微米。
所述碳納米管針尖12為一碳納米管束狀結(jié)構(gòu)，該碳納米管束狀結(jié)構(gòu)包 括多個沿碳納米管針尖12軸向定向延伸且首尾相連的-友納米管126，碳納米 管126之間通過范德華力相互緊密結(jié)合。碳納米管針尖12的第二端124為 一類圓錐形，碳納米管針尖12第二端124的直徑沿遠離第一端122的方向 逐漸減小，第二端124的頂端包括一根突出的碳納米管126，該碳納米管126 即為電子發(fā)射端128。
所述^p灰納米管126為直徑為0.5納米-50納米的單壁^f灰納米管、直徑為1 納米-50納米的雙壁碳納米管、直徑為1.5納米-50納米的多壁碳納米管或其 任意組合的混合物。碳納米管126的長度均為10微米-5000微米。該碳納米 管針尖12的第二端124的突出的碳納米管126作為場發(fā)射電子源的電子發(fā) 射端128，電子發(fā)射端128的長度為10微米-1000微米，直徑小于5纟內(nèi)米， 作為電子發(fā)射端128的碳納米管126的長度與直徑均小于碳納米管針尖12中的其他碳納米管126。
該導電基體14由導電材料制成，如銅、鴒、金、鉬、鉑等。該導電基 體14可依實際需要設計成其他形狀，如錐形、細小的柱形或者圓臺形。該 導電基體14也可為表面形成有一導電薄膜的絕緣基底。
該碳納米管針尖12的第一端122通過分子間力與導電基體14電連接。 可以理解，碳納米管針尖12與導電基體14之間也可通過導電膠連接。該碳 納米管針尖12與導電基體14之間的位置關系不限，只需確保該碳納米管針 尖12的第一端122與該導電基體14電連接即可，如碳納米管針尖12與 導電基體14的夾角為銳角，碳納米管針尖12與導電基體14的夾角為直角 或者碳納米管針尖12與導電基體14的軸向相互平行。
所述場發(fā)射電子源具有以下優(yōu)點其一，釆用的碳納米管針尖為由多個 碳納米管通過范德華力連接組成的一碳納米管束狀結(jié)構(gòu)，其尖端只有一根碳 納米管，尖端處的碳納米管被其他周圍的碳納米管通過范德華力牢牢固定， 因此尖端的碳納米管可以承受較大的電場力；其二，由于作為場發(fā)射尖端的 碳納米管通過碳納米管束狀結(jié)構(gòu)與導電基體相連，因此場發(fā)射電流加熱產(chǎn)生 的熱量也可以及時有效的通過其周圍的碳納米管傳導出去，故該場發(fā)射電子 源可以承載較大的場發(fā)射電流;其三，該碳納米管針尖中僅由一根突出的碳 納米管作為場發(fā)射尖端，該碳納米管的直徑小于5納米，因此該場發(fā)射電子源 形成的電子束寬度較小，分辨率較高。
請參閱圖5、圖6、圖7及圖8,本技術(shù)方案實施例提供一種制備上述場 發(fā)射電子源的方法，具體包括以下步驟
步驟一提供一碳納米管薄膜，該碳納米管薄膜中的碳納米管沿同一方 向延伸排列。
該碳納米管薄膜的制備方法包括以下步驟
首先，提供一碳納米管陣列形成于一基底，優(yōu)選地，該陣列為超順排碳 納米管陣列。
本實施例中，碳納米管陣列的制備方法采用化學氣相沉積法，其具體步 驟包括(a)提供一平整基底，該基底可選用P型或N型硅基底，或選用形 成有氧化層的硅基底，本實施例優(yōu)選為采用4英寸的硅基底；(b)在基底表 面均勻形成一催化劑層，該催化劑層材料可選用鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)或其任意組合的合金之一；(c)將上述形成有催化劑層的基底在700°C~900 。C的空氣中退火約30分鐘 90分鐘；(d)將處理過的基底置于反應爐中，在 保護氣體環(huán)境下加熱到500°C~740°C，然后通入碳源氣體反應約5分鐘 30 分鐘，生長得到碳納米管陣列，其高度大于IOO微米。該碳納米管陣列為多 個彼此平行且垂直于基底生長的碳納米管形成的純碳納米管陣列。該碳納米 管陣列與上述基底面積基本相同。通過上述控制生長條件，該超順排碳納米 管陣列中基本不含有雜質(zhì)，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。
本實施例中碳源氣可選用乙炔、乙烯、曱烷等化學性質(zhì)較活潑的碳氬化 合物，本實施例優(yōu)選的碳源氣為乙炔；保護氣體為氮氣或惰性氣體，本實施 例優(yōu)選的保護氣體為氬氣。
可以理解，本實施例提供的碳納米管陣列不限于上述制備方法。本實施 例提供的碳納米管陣列為單壁碳納米管陣列、雙壁碳納米管陣列及多壁碳納 米管陣列中的一種。
其次，采用一拉伸工具從碳納米管陣列中拉取碳納米管獲得一碳納米管 薄膜。
該碳納米管薄膜制備具體包括以下步驟(a)從上述碳納米管陣列中選 定一定寬度的多個碳納米管片斷，本實施例優(yōu)選為釆用具有一定寬度的膠帶 接觸碳納米管陣列以選定一定寬度的多個碳納米管片斷；(b)以一定速度沿 基本垂直于碳納米管陣列生長方向拉伸多個該碳納米管片斷，以形成一連續(xù) 的碳納米管薄膜。
在上述拉伸過程中，該多個碳納米管片斷在拉力作用下沿拉伸方向逐漸 脫離基底的同時，由于范德華力作用，該選定的多個碳納米管片斷分別與其 他碳納米管片斷首尾相連地連續(xù)地被拉出，從而形成一碳納米管薄膜。該碳 納米管薄膜包括多個首尾相連且定向延伸的碳納米管片斷。該碳納米管薄膜 中碳納米管的延伸方向基本平行于碳納米管薄膜的拉伸方向。
步驟二，提供一第一電極22和一第二電極24，將上述碳納米管薄膜的 兩端分別固定于第一電極22和第二電極24上，該碳納米管薄膜中碳納米管 從第一電極22向第二電極24延伸。
第一電極22與第二電極24之間保持一定的距離，且相互絕緣。將碳納 米管薄膜的沿其拉伸方向的一端平鋪粘附于第一電極22上且與第一電極22電性連接，碳納米管薄膜的沿其拉伸方向的另一端平鋪粘附于第二電極24 上且與第二電極24電性連接，使碳納米管薄膜中間懸空并處于拉伸狀態(tài)。 由于碳納米管薄膜本身具有一定的粘性，因此可將碳納米管薄膜的兩端分別 直接粘附于第一電極22和第二電極24上，也可以通過導電膠如銀膠將碳納 米管薄膜的兩端分別粘附于第 一電極22和第二電極24上。該第一電極22和第二電極24由導電材料制成，如銅、鴒、金、鉬、柏、 ITO玻璃等。該第一電極22和第二電極24的形狀不限，只需確保第一電極 22和第二電極24具有一平面可以使碳納米管薄膜的兩端分別平鋪粘附即 可。本實施例中第一電極22與第二電極24的形狀為一長方體。所述第一電 極22和第二電極24之間的距離為50微米-2毫米，本實施例優(yōu)選為320微 米。步驟三，通過使用有機溶劑處理該碳納米管薄膜，形成多個碳納米管線28。通過試管將有機溶劑滴落在碳納米管薄膜表面從而浸潤整個碳納米管 薄膜。也可以將上述碳納米管薄膜連同第一電極22和第二電極24—起浸入 盛有有機溶劑的容器中浸潤。該有機溶劑為揮發(fā)性有機溶劑，如乙醇、曱醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本實施例中優(yōu)選采用乙醇。該有機溶劑揮發(fā)后，在 揮發(fā)性有機溶劑的表面張力的作用下，碳納米管薄膜中的首尾相連的碳納米 管片斷會部分聚集成多個碳納米管線28。所述碳納米管線28包括多個沿碳 納米管線28軸向定向延伸且首尾相連的^ 灰納米管126, ^碳納米管線28的兩 端分別與第一電極22和第二電極28垂直連接。碳納米管線28的直徑為1 微米-20微米，長度為0.05毫米-2毫米。步驟四將該碳納米管線28通電流加熱熔斷，得到多個碳納米管針尖12。該步驟可以在真空環(huán)境下或惰性氣體保護的環(huán)境下進行，其具體包括以 下步驟首先，請參見圖7、圖8及圖9，將第一電極22、第二電極24和與兩電 極相連接的^友納米管線28置于一反應室20內(nèi)，該反應室20包括一可3見窗 口 (圖中未標出)，該反應室20內(nèi)部壓強為1'氐于1x10"帕的真空狀態(tài)，本實 施例反應室20的內(nèi)部的真空度優(yōu)選為優(yōu)選為2xl(T5帕。該反應室20內(nèi)部可充滿惰性氣體取代真空環(huán)境，如氦氣或氬氣等，以 免碳納米管線28在熔斷過程中因為氧化而引起結(jié)構(gòu)破壞。其次，在第一電極22和第二電極24之間施加一電壓，通入電流加熱熔 斷碳納米管線28。本技術(shù)領域人員應當明白，第一電極22與第二電極24之間施加的電壓 與碳納米管線28的直徑和長度有關。本實施例中，碳納米管線28的直徑為 2微米，長度為300微米，在第一電極22與第二電極24之間施加一40伏特 的直流電壓。碳納米管線28在焦耳熱的作用下加熱到溫度為2000K至 2400K，加熱時間小于l小時。在真空直流加熱過程中，通過-友納米管線28 的電流會逐漸上升，但很快電流就開始下降，直到碳納米管線28被熔斷。 請參閱圖10，在熔斷前，每個碳納米管線28的中間位置會出現(xiàn)亮點，這是 由于焦耳熱的作用使碳納米管線28的溫度逐漸升高，同時碳納米管線28內(nèi) 部產(chǎn)生的熱量要通過》友納米管線28本身分別向第一電極22或第二電極24 的方向傳導，碳納米管線28的中間位置離第一電極22或第二電極24的距 離最遠，使該處的溫度最高，因此出現(xiàn)亮點，故碳納米管線28的中間位置 最易斷開。當每個碳納米管線28從該亮點處熔斷后，形成了兩個正對的碳 納米管針尖12，該碳納米管針尖12包括一第一端122及與第一端122相對 的第二端124，其中，第一端122固定于第一電極22或第二電極124上，第 二端124為懸空狀態(tài)。碳納米管針尖12包括多個沿碳納米管針尖12軸向定 向延伸且首尾相連的碳納米管126，碳納米管126之間通過范德華力相互緊 密結(jié)合。碳納米管針尖12的第二端124為一類圓錐形，第二端124的直徑 沿遠離第一端122的方向逐漸減小，第二端124的頂端為一根突出的碳納米 管126，該碳納米管126即為電子發(fā)射端128。該碳納米管針尖12的長度為 0.01毫米至1毫米，直徑為l孩i:米至2(M鼓米。本實施例采用的真空熔斷法，避免了機械法切割碳納米管線28時端口 的污染，而且，加熱過程中碳納米管線28的機械強度會有一定提高，使之 具備更優(yōu)良的機械性 育b。請參閱圖ll，為碳納米管針尖12的第二端124的拉曼光譜圖。由圖可 見，經(jīng)過熱處理后，碳納米管針尖12的第二端124的缺陷峰相對于未經(jīng)熱 處理的碳納米管線28的缺陷峰有明顯的降低。也就是說，碳納米管針尖12在熔斷的過程中，其第二端124處的碳納米管126品質(zhì)得到了極大的提高。 這一方面是由于碳納米管經(jīng)過熱處理后缺陷減少，另一方面是因為富含缺陷 的石墨層容易在高溫下崩潰，剩下一些品質(zhì)較高的石墨層，這一結(jié)果導致作 為電子發(fā)射端128的碳納米管126的直徑小于碳納米管針尖12中的其他碳 納米管126。
步驟五將碳納米管針尖12轉(zhuǎn)移設置于導電基體14上即得到場發(fā)射電 子源10。
請參閱圖12，將碳納米管針尖12轉(zhuǎn)移設置于導電基體14上的方法具體 包括以下步驟
首先，固定導電基體14于一三維移動^L構(gòu)上。
該三維移動機構(gòu)可通過電腦精確控制其移動方向和移動距離，使導電基 體14在三維空間中精確移動。
其次，移動導電基體14，使導電基體14與一個碳納米管針尖12接觸， 將碳納米管針尖12壓彎，以在碳納米管針尖12的彎折處形成一定的應力。
上述步驟在光學顯微鏡輔助的情況下進行，以便清楚的觀察碳納米管針 尖12和導電基體14之間的距離，以及碳納米管針尖12的狀態(tài)。
最后，施加一電流于導電基體14和碳納米管針尖12之間，將碳納米管 針尖12熔斷，熔斷的碳納米管針尖12固定于導電基體14上形成場發(fā)射電 子源。
所述電流可以為直流電流也可以為交流電流，其大小為5-30毫安，可 以理解，電流的大小與碳納米管針尖12的直徑有關，本實施例中，碳納米 管針尖12的直徑為3微米，電流為10毫安。
經(jīng)過上述步驟后，碳納米管針尖12與導電基體14之間通過分子間力結(jié) 合，形成一場發(fā)射電子源10。
由于碳納米管針尖12的尺寸較小，如采用機械方法將碳納米管針尖12 從電極上取下，然后再將碳納米管針尖12粘附于導電基體14上，很容易將 碳納米管針尖12損壞，且難以操作。本技術(shù)方案所采用的真空電流熔斷的 方法不會對碳納米管針尖12造成損壞，且可以一步完成將碳納米管針尖12 從電極上取下并粘附于導電基體14上過程，操作筒單。
請參閱圖13及圖14,上述場發(fā)射電子源10的制備方法在步驟六之后還可進一步通過導電膠固定碳納米管針尖12和導電基體14,其具體包括以下 步驟
首先，提供一支撐體16，涂敷一定厚度的導電膠18于該支撐體16的一端。
所述支撐體16用于支撐導電膠18,其為一線狀結(jié)構(gòu)，直徑為50-200微 米，該支撐體16的材料為一硬質(zhì)材料，優(yōu)選地，支撐體16為一直徑為125 微米的光纖。
所述導電膠18涂敷于支撐體16的一端，其厚度為5-50微米，優(yōu)選地， 該導電膠18厚度為20微米的銀膠。
其次，固定支撐體16的未涂敷導電膠18的另一端于一三維移動機構(gòu)(圖 未示)上。
該三維移動機構(gòu)可通過電腦精確控制其移動方向和移動距離，使支撐體 16在三維空間中精確移動。
再次，使場發(fā)射電子源IO與支撐體16涂敷有導電膠的一端相接觸，粘 附部分導電膠18于碳納米管針尖12與導電基體14相接觸的部位。
上述步驟在光學顯微鏡下進行。由于導電膠18處于漿料狀態(tài)，碳納米 管針尖12和部分導電基體14陷入導電膠18中，而后，緩慢移動支撐體16 或場發(fā)射電子源10,使支撐體16與場發(fā)射電子源IO分離，此時，由于導電 膠18處于漿料狀態(tài)，在分離支撐體16與場發(fā)射電子源10時，導電膠18呈 現(xiàn)拉絲狀，直至該絲狀導電膠18被拉斷，部分導電膠18粘附于場發(fā)射電子 源10中的碳納米管針尖12與導電基體14的接觸處。在上述分離導電膠18 與場發(fā)射電子源10的過程中，由于碳納米管針尖12與導電基體14之間存 在一定的分子間力，碳納米管針尖12不會從導電基體14上脫落。
最后，烘干上述粘附有導電膠18的場發(fā)射電子源10，而后在一定溫度 下燒結(jié)場發(fā)射電子源IO—段時間。
本實施例中，將粘附有銀膠的場發(fā)射電子源IO置于一加熱爐中，在氮 氣、惰性氣體或真空狀態(tài)下，80-120。C的溫度下烘干30分鐘-2小時，然后 將溫度升至350-500°C,燒結(jié)20分鐘-l小時后，冷卻至室溫。
在上述燒結(jié)過程中，4艮膠中的有機成分在高溫下凈皮除去，4艮膠凝固，佳_ 碳納米管針尖12固定在導電基體14上，使碳納米管針尖12與導電基體14牢固的結(jié)合，使場發(fā)射電子源IO可以承受較大電場力。請參見圖l5，本實 施例所制備的場發(fā)射電子源10可以發(fā)射20微安以上的電流。另外，本領域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當然，這些依 據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種場發(fā)射電子源的制備方法，包括以下步驟提供一碳納米管薄膜，該碳納米管薄膜中的碳納米管沿同一方向延伸排列；提供一第一電極和一第二電極，將碳納米管薄膜的兩端分別固定于第一電極和第二電極上，該碳納米管薄膜中的碳納米管從第一電極向第二電極延伸；使用有機溶劑處理該碳納米管薄膜，形成多個碳納米管線，該碳納米管線的兩端分別固定于第一電極和第二電極上；將該碳納米管線通電流加熱熔斷，形成多個碳納米管針尖于第一電極或第二電極上；提供一導電基體，將一碳納米管針尖轉(zhuǎn)移設置于該導電基體上，形成一場發(fā)射電子源。
2. 如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，上述碳納米管 薄膜的制備方法包括以下步驟提供一碳納米管陣列；從上述碳納米管陣列中選定一定寬度的碳納米管片斷；以及 以一定速度沿基本垂直于碳納米管陣列生長方向拉伸該碳納米管片斷，以形 成一連續(xù)的碳納米管薄膜。
3. 如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述的有機溶 劑為乙醇、曱醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿。
4. 如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述的使用有 機溶劑處理碳納米管薄膜的方法為通過試管將有機溶劑滴落在碳納米管薄 膜表面浸潤整個碳納米管薄膜或?qū)⒌谝浑姌O、第二電極和碳納米管薄膜浸入 盛有有機溶劑的容器中。
5. 如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述第一電極 和第二電極材料為銅、鴒、金、鉬、鉑或ITO玻璃。
6. 如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述第一電極 和第二電極之間的距離為5(H效米-2毫米。
7. 如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述的將該碳 納米管線通電流加熱熔斷的過程具體包括以下步驟將碳納米管薄膜連同第一電極和第二電極設置于一充滿惰性氣體的反應室內(nèi)或者真空度低于lxlO"帕的反應室內(nèi)；以及在第一電極和第二電才及兩端施加一電壓，將石灰納米管線加熱至2000K至 2400K,保溫小于l小時的時間，熔斷石灰納米管線。
8. 如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，所述的將碳納 米管針尖轉(zhuǎn)移設置于該導電基體上的方法具體包括以下步驟 固定導電基體于一三維移動機構(gòu)上；移動導電基體，使導電基體與固定在第一電極或第二電極的一個碳納米管針 尖接觸，并將碳納米管針尖壓彎；以及施加5毫安-30毫安的電流于導電基體和第一電極或第二電極之間，使碳納 米管針尖熔斷，熔斷的碳納米管針尖固定于導電基體上形成場發(fā)射電子源。
9. 如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射電子源的制備方法，其特征在于，進一步通過導 電膠固定碳納米管針尖和導電基體，其包括以下步驟提供一支撐體，涂敷一定厚度的導電膠于該支撐體的一端； 將支撐體的未涂敷有導電膠的另一端固定于一三維移動機構(gòu)上； 控制三維移動機構(gòu)，使支撐體與場發(fā)射電子源相接觸，涂敷部分導電膠于碳 納米管針尖與導電基體相接觸的部位；在80-120。C的溫度下烘干粘附有導電膠的場發(fā)射電子源，并在350-500。C溫 度下燒結(jié)場發(fā)射電子源20分鐘-1小時。
全文摘要
一種場發(fā)射電子源的制備方法，包括以下步驟提供一碳納米管薄膜，該碳納米管薄膜中的碳納米管沿同一方向延伸排列；提供一第一電極和一第二電極，將碳納米管薄膜的兩端分別固定于第一電極和第二電極上，該碳納米管薄膜中碳納米管從第一電極向第二電極延伸；通過使用有機溶劑處理該碳納米管薄膜，形成多個碳納米管線；將該碳納米管線通電流加熱熔斷，得到多個碳納米管針尖；提供一導電基體，將一碳納米管針尖設置于該導電基體上，形成一場發(fā)射電子源。
文檔編號H01J9/02GK101540253SQ20081006612
公開日2009年9月23日 申請日期2008年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日
發(fā)明者亮 劉, 范守善, 洋 魏 申請人:清華大學;鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司