納米硅電子源及其制備方法與熒光燈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種納米硅電子源及其制備方法與熒光燈，所述納米硅電子源包括底部電極以及涂覆在所述底部電極上的晶體硅層，所述晶體硅層包括蜂窩狀均勻排列的納米級硅通道。所述納米級硅通道具有光滑內(nèi)壁。所述納米級硅通道的直徑為1~10nm。本發(fā)明的納米硅電子源，可降級電子的無序散射，提高熒光燈的電光轉(zhuǎn)換效率，實現(xiàn)性能上的改善，另外其制備方法易于實現(xiàn)。
【專利說明】納米娃電子源及其制備方法與熒光燈

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光電子【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種熒光燈，尤其涉及一種熒光燈的納米硅電子源及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]熒光燈的工作原理是在熒光燈內(nèi)充入惰性氣體和汞后，由直流、工頻或高頻電場產(chǎn)生電子，電子穿過硅晶體，激發(fā)密封在熒光燈真空管內(nèi)的惰性氣體和汞產(chǎn)生紫外線，紫外線可進(jìn)一步激發(fā)涂在熒光燈真空管內(nèi)壁的熒光粉發(fā)光，使不同類型的熒光粉發(fā)出不同顏色的光。因此熒光燈的電光轉(zhuǎn)換效率由電子與硅的相互作用決定?，F(xiàn)有電子源硅結(jié)構(gòu)中的晶粒大小不一，難以做到有序排列，這就使得電子在硅中發(fā)生不規(guī)則散射，大大降低了電子的壽命和電子轉(zhuǎn)換效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，提供一種納米硅電子源，即在電子源的硅結(jié)構(gòu)中引入規(guī)則有序的納米硅結(jié)構(gòu)，保證了電子發(fā)射的穩(wěn)定性和內(nèi)部晶體硅層的均勻性，提高了熒光燈的電光轉(zhuǎn)換效率。
[0004]本發(fā)明針對上述技術(shù)問題而提出的技術(shù)方案包括，提出一種納米硅電子源，其包括底部電極以及涂覆在所述底部電極上的晶體硅層，所述晶體硅層包括蜂窩狀均勻排列的納米級硅通道。
[0005]所述納米級硅通道具有光滑內(nèi)壁。
[0006]所述納米級硅通道的直徑為l?10nm。
[0007]所述納米級硅通道的直徑為I?5nm。
[0008]所述納米級硅通道之間設(shè)有間隙，且所述間隙相等。
[0009]一種納米硅電子源的制備方法，包括如下步驟:
首先設(shè)計好尺寸在納米級結(jié)構(gòu)的掩膜板圖案，并選取晶體硅作為基底材料；
再應(yīng)用光刻技術(shù)，將所述掩膜板圖案掩膜到所述基底材料上；
然后通過反應(yīng)離子刻蝕的方法，對所述基底材料進(jìn)行刻蝕，以在所述基底材料上形成均勻排列的的所述納米級硅通道；
最后在所述基底材料上沉積生長一層金屬電極材料。
[0010]所述納米級硅通道的直徑為I飛nm。
[0011]所述納米級硅通道之間設(shè)有間隙，且所述間隙相等。
[0012]所述金屬電極材料為鋁。
[0013]本發(fā)明針對上述技術(shù)問題而提出的技術(shù)方案還包括，提出一種熒光燈，所述熒光燈包括真空燈管，以及設(shè)置在燈管內(nèi)的上述納米硅電子源、表面電極玻璃板和涂布于該表面電極玻璃板的熒光體層。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的納米硅電子源及其制備方法與熒光燈，存在以下的優(yōu)占-
^ \\\.1、納米硅電子源的結(jié)構(gòu)的制備方法易于實現(xiàn)，可以運(yùn)用現(xiàn)有的納米加工技術(shù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)改造；
2、納米硅電子源的結(jié)構(gòu)可降級電子的無序散射，提高熒光燈的電光轉(zhuǎn)換效率，實現(xiàn)性能上的改善。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是具有本發(fā)明的納米硅電子源的熒光燈結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的納米硅電子源的剖視圖。
[0017]其中附圖標(biāo)記說明如下:納米硅電子源1、底部電極11、晶體硅層12、納米硅通道121、納米硅通道122、表面電極玻璃板2、熒光體層3、外接電源4。

【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖與實施例，對本發(fā)明予以進(jìn)一步地詳盡闡述。
[0019]請參閱圖1，本發(fā)明的熒光燈，包括充有氬氣和少量的汞真空燈管，以及設(shè)置在燈管內(nèi)的納米硅電子源1、表面電極玻璃板2和涂布于該表面電極玻璃板的熒光體層3。在接入外接電源4后，在交流電壓作用下，納米硅電子源I放射出電子，使液態(tài)汞蒸發(fā)成為汞蒸氣，在電場作用下，汞原子不斷從原始狀態(tài)被激發(fā)成激發(fā)態(tài)，繼而躍遷到基態(tài)，并輻射出紫外線，熒光體層3的熒光粉吸收紫外線的輻射后即發(fā)出可見光，整個過程為電光轉(zhuǎn)化的過程。
[0020]其中，納米硅電子源I是電光轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵，其包括底部電極11以及涂覆在底部電極11上的晶體硅層12。
[0021]請參閱圖2，晶體硅層12是由蜂窩狀的納米級硅通道均勻排列而成的結(jié)構(gòu)，此處的蜂窩狀是指納米級硅通道之間的密集程度，而非具體形狀。納米級硅通道之間(如納米硅通道121和納米硅通道122)設(shè)有間隙。優(yōu)選地，每個納米級硅通道間的間隙相等，間隙和納米級硅通道的直徑在同一個數(shù)量級。這樣，晶體硅層12便具有了規(guī)則有序的通道結(jié)構(gòu)以及光滑的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)。而且在晶體硅層12的結(jié)構(gòu)中，納米級硅通道的直徑在f 10nm，優(yōu)選為I飛nm，保證了納米級硅通道分布的均勻性。當(dāng)在熒光燈兩端施加電壓時，晶體硅層12的納米級硅通道放射出彈道電子，電子即可進(jìn)行無紊亂的傳導(dǎo)。
[0022]下面介紹上述納米硅電子源的制備方法，主要包括如下步驟:
首先設(shè)計好尺寸在納米級結(jié)構(gòu)的掩膜板圖案，并選取晶體硅作為基底材料；
再應(yīng)用光刻技術(shù)，將掩膜板圖案掩膜到基底材料上，掩膜板圖案為蜂窩狀均勻排列的圓孔，優(yōu)選地，圓孔之間設(shè)有間隙，且間隙均相等；
然后通過反應(yīng)離子刻蝕的方法，對基底材料進(jìn)行刻蝕，以在基底材料上形成有序的納米級硅通道，即形成了晶體硅層12 ；
最后在基底材料上沉積生長一層金屬電極材料，即形成了底部電極11，優(yōu)選地，金屬電極材料為招。
[0023]上述制備方法簡單易行，適合大批量工業(yè)生產(chǎn)。
[0024]本發(fā)明的納米硅電子源1，通過物理化學(xué)納米級加工技術(shù)，對晶體硅層12進(jìn)行工藝改造，設(shè)計成均勻排列的納米級硅通道結(jié)構(gòu)，使其具有有序的通道結(jié)構(gòu)以及光滑的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)，使放射出的電子可進(jìn)行無紊亂的傳導(dǎo)，有效降低內(nèi)部電子的散射，實現(xiàn)電子束的增強(qiáng)，提高電子發(fā)射的穩(wěn)定性，從而達(dá)到熒光燈電光轉(zhuǎn)化效率的提高，從結(jié)構(gòu)上改善了熒光燈的光電性能。
[0025]上述內(nèi)容，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用于限制本發(fā)明的實施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通或修改，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種納米硅電子源，其包括底部電極以及涂覆在所述底部電極上的晶體硅層，其特征在于，所述晶體硅層包括蜂窩狀均勻排列的納米級硅通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米硅電子源，其特征在于，所述納米級硅通道具有光滑內(nèi)壁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米硅電子源，其特征在于，所述納米級硅通道的直徑為I?1nm0
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米硅電子源，其特征在于，所述納米級硅通道的直徑為I?5nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米硅電子源，其特征在于，所述納米級硅通道之間設(shè)有間隙，且所述間隙相等。
6.一種納米硅電子源的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 首先設(shè)計好尺寸在納米級結(jié)構(gòu)的掩膜板圖案，并選取晶體硅作為基底材料； 再應(yīng)用光刻技術(shù)，將所述掩膜板圖案掩膜到所述基底材料上； 然后通過反應(yīng)離子刻蝕的方法，對所述基底材料進(jìn)行刻蝕，以在所述基底材料上形成均勻排列的的所述納米級硅通道； 最后在所述基底材料上沉積生長一層金屬電極材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述納米級硅通道的直徑為f5nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述納米級硅通道之間設(shè)有間隙，且所述間隙相等。
9.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述金屬電極材料為鋁。
10.一種熒光燈，所述熒光燈包括真空燈管，以及設(shè)置在燈管內(nèi)的納米硅電子源、表面電極玻璃板和涂布于該表面電極玻璃板的熒光體層，其特征在于，所述納米硅電子源為上述權(quán)利要求1至9任一項所述的納米硅電子源。
【文檔編號】H01J9/00GK104183440SQ201310201702
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月27日
【發(fā)明者】周明杰, 戴志光 申請人:深圳市海洋王照明工程有限公司, 海洋王照明科技股份有限公司