專利名稱：用以制備氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氧化鋅納米柱制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用以制備氧化鋅納米柱 陣列場(chǎng)發(fā)射組件的方法。
背景技術(shù)：
場(chǎng)發(fā)射顯示器(Field Emission Display，F(xiàn)ED)的基本原理是通過背光基板的陰極
放電，放出電子到陽極基板的熒光層上而激發(fā)熒光體發(fā)光。其本身具備自發(fā)性發(fā)光、高 亮度、視角廣、反應(yīng)速度快、工作溫度范圍廣等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)；且發(fā)光原理接近陰極射線管 (CathodeRayTube, CRT),其顯示性能也具備取代陰極射線管的潛力。場(chǎng)發(fā)射顯示器的 開發(fā)年代起于1950年，但目前對(duì)于實(shí)際應(yīng)用的狀況仍有改善的空間，其待解決的問題包 括提升使用壽命、可靠度、降低成本等方面?，F(xiàn)今各國(guó)學(xué)者紛紛提出許多新技術(shù)去改善 場(chǎng)發(fā)射顯示器實(shí)用化的問題，以期隨著時(shí)代與科技的進(jìn)步與突破，可將場(chǎng)發(fā)射顯示器實(shí) 際應(yīng)用于平面顯示器的領(lǐng)域。 Spindt型是場(chǎng)發(fā)射顯示器最早的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，由美國(guó)SRI(Stanford ResearchInstitute)的C.A.Spindt等人開發(fā)(1976年)；后來法國(guó)研究機(jī)構(gòu) LETI (laboratoired，Electronique, de Technologie et d，Instrumentation)應(yīng)用此發(fā)身寸體發(fā)表
了彩色場(chǎng)發(fā)射顯示器(1986年)，因而吸引了多方注目。此發(fā)射體為三極驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，所利 用圓錐狀的發(fā)射體，其材料通常是用鉬(Mo)，直徑約1毫米。在90年代初期即有實(shí)體 6英寸彩色面板展出，而目前開發(fā)尺寸最大為14.4英寸，已經(jīng)有商品化的產(chǎn)品，其主要研 發(fā)單位為SONY和Futaba。因?yàn)槠渲瞥虨槿∧ぶ瞥?，且電子源端子為利用微機(jī)械技術(shù) 制備的金屬尖端結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致制作成本高而且制程難以取代，所以主要產(chǎn)品仍停留在小尺 寸面板的生產(chǎn)。類似Spindt型發(fā)射機(jī)制的場(chǎng)發(fā)射電子源，主要還有納米碳管型(Carbon Nano Tube, CNT)和鉆石型(Diamond)；其中CNT-FED則因電子發(fā)射源為納米碳管而命 名，其電子發(fā)射源為納米碳管且具有低導(dǎo)通電場(chǎng)與高發(fā)射電流密度，但因納米碳管合成 不易、成本過高且在連續(xù)操作過程中容易與氧結(jié)合造成氧化導(dǎo)致電子源不穩(wěn)定，為其實(shí) 際應(yīng)用于場(chǎng)發(fā)射顯示器的缺點(diǎn)。而鉆石型場(chǎng)發(fā)射源，主要由于納米結(jié)構(gòu)的鉆石具備有較 低的功函數(shù)而引人注目，此類場(chǎng)發(fā)射源主要以類鉆碳膜為研究對(duì)象，但由于類鉆碳膜制 備時(shí)殘留高的內(nèi)應(yīng)力使膜厚受到限制，低附著性的效應(yīng)造成類鉆碳膜容易剝落，導(dǎo)致目 前研究發(fā)展的瓶頸。近幾年來，許多研究指出氧化鋅納米線具備了高縱橫比、穩(wěn)定的化 性與物性且兼具電子發(fā)射穩(wěn)定性高、臨界電場(chǎng)低且合成容易等優(yōu)點(diǎn)，被視為可以取代納 米碳管當(dāng)作場(chǎng)發(fā)射子的候選材料之一。綜觀整個(gè)場(chǎng)發(fā)射顯示器結(jié)構(gòu)，其陰極和陽極之間的間距在0.1至0.2毫米之間， 其組件內(nèi)的真空度和電子源到熒光層的穩(wěn)定性也有嚴(yán)格的要求；因此，對(duì)于場(chǎng)發(fā)射顯示 器的制程技術(shù)和發(fā)展，采用的真空技術(shù)和微細(xì)加工技術(shù)及真空容器的制備都是主要可改 善的方向。根據(jù)目前場(chǎng)發(fā)射顯示器發(fā)展的現(xiàn)況，總結(jié)出幾個(gè)未來場(chǎng)發(fā)射顯示器發(fā)展的重占.
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1.電子射出特性具備低的啟動(dòng)電場(chǎng)、高的電流密度及具備高的場(chǎng)效增益因 子；2.使用過程安定性；3.熒光層與對(duì)應(yīng)電子束之間調(diào)節(jié)度容易與否；4.制造成本低廉，兼具大尺寸的應(yīng)用。而現(xiàn)階段場(chǎng)發(fā)射顯示器發(fā)展的瓶頸是在于場(chǎng)效子的本身的電子發(fā)射效應(yīng)與大尺 寸的實(shí)際發(fā)展。而場(chǎng)發(fā)射啟動(dòng)電場(chǎng)的大小與啟動(dòng)電場(chǎng)附近的電流密度的高低為其主要考 慮的重點(diǎn)；啟動(dòng)電場(chǎng)大小決定了場(chǎng)發(fā)射子的場(chǎng)發(fā)射效應(yīng)的優(yōu)劣，較小的啟動(dòng)電場(chǎng)可以在 較低電場(chǎng)下將電子曳引出，同時(shí)也可以節(jié)省能源消耗與降低所產(chǎn)生的熱量。對(duì)于優(yōu)異的 場(chǎng)發(fā)射端子除了要求應(yīng)具備較低的啟動(dòng)電場(chǎng)外，具備高的場(chǎng)效增益因子(β)也是必備條 件，此兩需求往往是相依的，當(dāng)場(chǎng)發(fā)射子具備較低的啟動(dòng)
權(quán)利要求
1.一種用以制備氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的方法，其特征在于，所述方法包括 以下步驟以水熱法生成一氧化鋅納米柱； 對(duì)所述氧化鋅納米柱實(shí)施爐管退火；以一酸性相對(duì)較低的酸濕式蝕刻所述氧化鋅納米柱的尖端；以及 濺射性蝕刻所述氧化鋅納米柱的所述尖端，使所述尖端呈現(xiàn)一角度，所述濕式蝕刻 的蝕刻參數(shù)可加以調(diào)整以得到不同的所述角度。
2.如權(quán)利要求1所述的用以制備氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的方法，其特征在于， 所述酸性相對(duì)較低的酸為稀釋醋酸。
3.如權(quán)利要求2所述的用以制備氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的方法，其特征在于， 所述稀釋醋酸的醋酸與水的體積比為1 20000或1 25000。
4.如權(quán)利要求1所述的用以制備氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的方法，其特征在于， 所述濕式蝕刻所進(jìn)行的時(shí)間為25分鐘至4小時(shí)。
5.如權(quán)利要求4所述的用以制備氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的方法，其特征在于， 所述濕式蝕刻所進(jìn)行的時(shí)間為25至30分鐘。
6.如權(quán)利要求1所述的用以制備氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的方法，其特征在于， 所述濕式蝕刻于80至90°C的溫度下進(jìn)行。
7.如權(quán)利要6所述的用以制備氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的方法，其特征在于，所 述濕式蝕刻于85°C的溫度下進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求1所述的用以制備氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的方法，其特征在于， 所述以水熱法生成一氧化鋅納米柱的步驟具體包括預(yù)備一硅基板； 預(yù)備一前驅(qū)溶液；沉積一氧化鋅緩沖層于所述硅基板的表面上并進(jìn)行退火；以及 將所述硅基板浸沒于所述前驅(qū)溶液達(dá)一預(yù)定時(shí)間。
9.如權(quán)利要求8所述的用以制備氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的方法，其特征在于， 所述預(yù)備一前驅(qū)溶液的步驟具體包括預(yù)備一硝酸鋅溶液； 預(yù)備一環(huán)六亞甲基四胺溶液；以及混合所述硝酸鋅溶液及環(huán)六亞甲基四胺溶液并加熱至一預(yù)定溫度以形成所述前驅(qū)溶液；所述硝酸鋅溶液與環(huán)六亞甲基四胺溶液的摩爾比例為11;所述硝酸鋅溶液的體積摩爾濃度為0.01至0.05，所述環(huán)六亞甲基四胺溶液的體積摩 爾濃度為0.01至0.05 ；所述預(yù)定溫度為70至90°C ； 所述預(yù)定時(shí)間為2至3小時(shí)。
10.如權(quán)利要求9所述的用以制備氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的方法，其特征在 于，所述預(yù)定時(shí)間為3小時(shí)。
11.如權(quán)利要求1所述的用以制備氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的方法，其特征在于，所述濺射性蝕刻是使用氬離子；所述濺射性蝕刻在功率為30瓦且壓力為110-2托爾 的條件下進(jìn)行；所述濺射性蝕刻所進(jìn)行的時(shí)間為50至70秒。
12.如權(quán)利要求1所述的用以制備氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的方法，其特征在 于，所述角度為115度或85度。
全文摘要
本發(fā)明適用于氧化鋅納米柱制備技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種用以制備氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的二段式蝕刻方法。包括以水熱法生成一氧化鋅納米柱；對(duì)所述氧化鋅納米柱實(shí)施爐管退火；以一酸性相對(duì)較低的酸濕式蝕刻所述氧化鋅納米柱的尖端；以及濺射性蝕刻所述氧化鋅納米柱的所述尖端，使所述尖端呈現(xiàn)一角度，所述濕式蝕刻的蝕刻參數(shù)可加以調(diào)整以得到不同的所述角度。本發(fā)明通過二段式蝕刻程序，即結(jié)合濕式蝕刻及濺射性蝕刻，可簡(jiǎn)易控制氧化鋅納米柱的尖端角度，并可大幅提升垂直對(duì)準(zhǔn)的氧化鋅納米柱發(fā)射組件的場(chǎng)發(fā)射特性，即大幅降低氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的啟動(dòng)電場(chǎng)并大幅增加氧化鋅納米柱陣列場(chǎng)發(fā)射組件的場(chǎng)增益系數(shù)值。
文檔編號(hào)H01J9/02GK102024637SQ20091019032
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者周明德, 姚奕全, 曾俊元, 林鵬, 莫啟能, 顏宏全 申請(qǐng)人:中華映管股份有限公司, 深圳華映顯示科技有限公司