專利名稱：：納米顆粒的植入的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及材料涂層，具體涉及在一種材料的表面上形成另一種納米尺寸材料的涂層。
背景技術(shù)：
：在許多涂料應(yīng)用中極為需要在一種材料的表面上形成另一種納米尺寸材料的涂層。在一個例子中，磁記錄需要磁性材料涂層，其中磁疇的粒度約為納米尺度，以達(dá)到較高密度的磁記錄。在一個例子中，催化劑需要納米尺寸顆粒的涂層，以獲得較高的表面積，從而提高化學(xué)反應(yīng)速率并降低催化材料的成本。在一個例子中，納米尺寸顆粒的光學(xué)涂層為光學(xué)透明的，這是由于可見范圍內(nèi)的光從這些顆粒的散射非常弱?？梢允褂眠@些光學(xué)涂層在保持光學(xué)透明度的前提下改進(jìn)光學(xué)表面的抗劃傷性和耐腐蝕性以及其它參數(shù)。在一個例子中，使用碳納米管(CNT)的陰極發(fā)射器需要直徑為數(shù)納米的碳納米管涂層。所述CNT應(yīng)當(dāng)與基材牢固結(jié)合，以防它們在使用CNT作為電子源的顯示器之類的裝置中發(fā)生移動以及造成電短路或其它問題。印刷包含CNT的糊料是解決這種需要的一種方法，但是該方法所需的CNT高于必要的值；糊料復(fù)合物中的很多CNT材料包埋在糊料中，無法用于發(fā)射表面。這些糊料復(fù)合物經(jīng)常需要進(jìn)行沉積后處理，以對該材料進(jìn)行活化，用于場致發(fā)射。如能不需采用該處理將會是有益的。由于對這些涂料的需要涵蓋了很多的材料和應(yīng)用，因此人們需要使用與許多不同的材料相容的技術(shù)制備這些涂料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明通過提供一種方法和設(shè)備解決了上述問題，所述方法和設(shè)備是用來通過在基質(zhì)材料的表面中植入納米顆粒，從而在基質(zhì)材料的表面上涂敷納米顆粒的。所述納米顆?？梢允侨魏纬叽鐬?.1-100納米的材料，包括碳納米管(CNT)和碳富勒烯(fullerene)(C60，C70)。所述基質(zhì)材料也可源自許多種材料，包括絕緣體、半導(dǎo)體和導(dǎo)體。所述基質(zhì)材料可以是化合物、玻璃、合金、聚合物、這些材料的混合物，或者由單獨的元素組成。一種植入的方法使用高精度微機(jī)械加工噴珠設(shè)備將納米顆粒嵌入基質(zhì)材料的表面內(nèi)?？梢詫⒓{米顆粒與載體珠粒預(yù)先混合，然后植入到基質(zhì)材料表面上。也可以用本發(fā)明的一種方法將納米顆粒涂敷到珠粒或更大的顆粒的表面上。該植入法會導(dǎo)致納米顆粒與基質(zhì)材料之間的化學(xué)鍵合。上文相當(dāng)粗略地列出了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點，以便更好地理解下文的本發(fā)明詳述。下文中將描述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，它們構(gòu)成本發(fā)明權(quán)利要求的內(nèi)容。結(jié)合附圖，通過以下描述可以對本發(fā)明及其優(yōu)點有更完整的了解，在附圖中圖1顯示了用來通過CNT植入進(jìn)行涂敷的樣品的結(jié)構(gòu)；圖2顯示了用來實施本發(fā)明實施方式的設(shè)備；圖3顯示了本發(fā)明的一個例子，在涂敷有CNT的玻璃載體珠粒即將碰撞目標(biāo)表面之前和剛剛碰撞之后的側(cè)視圖；'圖4顯示了使用二極管結(jié)構(gòu)中的陰極制造的場效應(yīng)發(fā)射顯示器的一部分；圖5顯示了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施方式植入了CNT的樣品在場致發(fā)射過程中在熒光屏上的圖像的照片；圖7是根據(jù)本發(fā)明一實施方式植入了CNT的樣品在場致發(fā)射過程中在熒光屏上的圖像的照片；圖8是根據(jù)本發(fā)明一實施方式植入了CNT的樣品，在用膠粘帶進(jìn)行表面處理之后，在場致發(fā)射過程中在熒光屏上的圖像的照片；圖9顯示了由于涂敷了CNT的載體珠粒與目標(biāo)表面撞擊而造成的化學(xué)反應(yīng)。詳述在以下描述中，列舉了許多的具體細(xì)節(jié)(例如具體基片材料)以便充分理解本發(fā)明。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)很清楚，本發(fā)明也可在不采用這些具體細(xì)節(jié)的情況下實施。在其它的情況下，人們所公知的電路以方框示意圖的形式顯示，以免不必要的細(xì)節(jié)影響對本發(fā)明的理解。大多數(shù)情況下略去了關(guān)于定時等問題的細(xì)節(jié)，這是由于這些細(xì)節(jié)并非完全理解本發(fā)明所必需的內(nèi)容，而且是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員力所能及的。下面來看附圖，圖中所示的對象不一定是按照比例顯示的，在這些附圖中，相同的編號表示類似或相同的對象。本發(fā)明提供了用來通過將納米顆粒植入基質(zhì)材料的表面內(nèi)，在基質(zhì)材料的表面上涂敷納米顆粒的方法和設(shè)備。所述納米顆?？梢允侨魏纬叽鐬?.1-100納米的材料。例如所述納米顆粒可以是以下材料的顆粒氧化鋁(八1203)、二氧化硅(Si02)或其它絕緣體、半導(dǎo)體或?qū)w材料，包括金屬材料。所述納米顆粒材料可以是化合物、合金、聚合物或這些材料的混合物，或者由碳之類的單獨元素組成。所述納米顆粒材料還包括碳納米管(CNT)，這是由于單壁納米管(SWNT)的直徑約為l納米，某些多壁納米管(MWNT)的直徑高達(dá)100納米。所述納米顆粒還包括C60或C70之類的碳富勒烯。所述基質(zhì)材料也可為許多種材料，包括絕緣體、半導(dǎo)體和導(dǎo)體。所述基質(zhì)材料可以是化合物、玻璃、合金、聚合物、這些材料的任意混合物，或者由單獨的元素組成。所述植入方法使用高精度顯微機(jī)械加工噴射設(shè)備(AlpsBSP-20)將納米顆粒嵌入基質(zhì)材料的表面內(nèi)?？梢詫⒓{米顆粒與載運珠粒預(yù)先混合，然后植入到基質(zhì)材料表面上。也可以用本發(fā)明的方法將納米顆粒涂敷到珠粒或更大的顆粒的表面上。該植入法會導(dǎo)致納米顆粒與基質(zhì)材料之間的化學(xué)鍵合。在本發(fā)明一實施方式200中，使用標(biāo)準(zhǔn)噴珠機(jī)將SWNT(單壁CNT)植入軟的導(dǎo)電性糊劑材料中。所述導(dǎo)電性糊料層110通過混合以下組分而制備無定形碳粉、玻璃料媒介劑(vehide)和玻璃粉。下面是制備所述糊料的組成碳粉，5-25%;媒介劑，50-90%;玻璃粉，5-25。％?？稍诤軐挼姆秶鷥?nèi)配制CNT糊料。媒介劑材料用作糊劑中粉末的載體，由揮發(fā)性(溶劑)和非揮發(fā)性(聚合物)有機(jī)物組成。加入稀釋劑(Terpineol，Dupont8250)以調(diào)節(jié)該糊料的粘度。首先用研缽和研杵對該混合物進(jìn)行研磨和混合，然后轉(zhuǎn)移到機(jī)械攪拌器對該混合物攪拌3小時。然后將該混合物轉(zhuǎn)移到三輥研磨機(jī)，對糊料進(jìn)一步均一化。本領(lǐng)域技術(shù)人員在制備CNT糊料時有很多變化形式。將所述糊料印刷在玻璃上具有氧化銦錫(ITO)導(dǎo)電層120的玻璃基片130上。ITO是本領(lǐng)域常用的光學(xué)透明的電極材料。ITO層120不是必要的，也不是關(guān)鍵性的。使用355目的篩網(wǎng)，通過標(biāo)準(zhǔn)絲網(wǎng)印刷技術(shù)將糊料印刷在ITO涂敷的玻璃基片上。印刷之后，在植入之前不需要進(jìn)行烘箱干燥或固化步驟。所述植入操作需要在印刷后的四小時內(nèi)完成，以保持糊料仍然是軟的。本發(fā)明可使用不同的糊料和工藝配方實施。圖1顯示了根據(jù)所述方法制備的用于CNT植入的樣品100的結(jié)構(gòu)，該樣品IOO包括導(dǎo)電糊料層IIO。所述樣品100用作用來涂敷CNT的植入對象(target)，該樣品100包括玻璃基片130、ITO層120和印刷的導(dǎo)電糊料層110，所述糊料層110是實際的基質(zhì)材料。所述CNT植入材料是通過在球磨機(jī)中，以干燥形式對l-3克購自IljinNanotechCo.，Korea的單壁CNT(SWNT)230材料和2000克直徑為30微米的玻璃珠粒進(jìn)行4小時的混合處理制備的。也可使用其它單壁、雙壁或多壁的材料。在此情況下，玻璃珠粒用作載體材料，幫助將CNT(SWCNT)輸送到基片。所述珠粒在植入過程中發(fā)揮一定的作用。所用的玻璃珠?？删哂衅渌闹睆?，通常為1-100微米。發(fā)現(xiàn)直徑為10-30微米的載體珠粒能夠非常有效地輸送CNT植入材料。所述載體顆粒材料不一定是玻璃，可以是二氧化硅(Si02)、氧化鋁(Ab03)、塑料或聚合物、或者包括其它碳材料的導(dǎo)體、半導(dǎo)體或絕緣顆粒。所述載體顆粒還可由冰(冷凍的水)或者干冰(冷凍的二氧化碳顆粒)或者能夠在植入之后不久蒸發(fā)或熔化的其它材料。在對CNT(SWCNT)和玻璃珠粒的干混合物進(jìn)行處理之后，將該混合物裝入AlpsMicroBlastBSP-20機(jī)械。也可使用其它的噴砂或噴珠設(shè)備來實施本發(fā)明。制備了四個ITO-玻璃樣品(M-l、M-2、M-3、M-4)，在樣品上3X3厘米2的區(qū)域內(nèi)印刷了無定形碳粉糊料。其中一個作為參比樣，其它的樣品在下表l所示的各種條件下用混合CNT的玻璃珠粒進(jìn)行噴射處理。圖2顯示了本發(fā)明一個實施方式200中的植入法的特征。所述目標(biāo)表面IOO或者與噴珠槍(未顯示)相連的噴嘴210中的一者或二者可以沿水平方向移動，沿程序編輯的圖案移動以均勻處理該樣品，或者根據(jù)需要沿特殊的圖案移動。還可以在所述目標(biāo)表面100和噴嘴210之間設(shè)置掩模(圖中未顯示)，使得所述玻璃載體珠粒220處理某些區(qū)域，而不處理其它的區(qū)域。圖2中的噴嘴210垂直于基片指向下方250。實際上，噴嘴210和珠粒250的方向可為任意易于到達(dá)被處理表面240的方向。應(yīng)當(dāng)注意即使某些CNT230未與載體珠粒220相結(jié)合，也可將它們植入糊料層110中。最有可能的植入機(jī)理是大多數(shù)CNT材料被玻璃載體珠粒220攜帶到糊料的表面。這些CNT可通過范德華力、靜電相互作用或其它作用力附著在玻璃載體珠粒220的表面?？闪硗庠诓Ａлd體珠粒220上另外使用粘合涂層。所述CNT230還可被相同的空氣流所攜帶，所述空氣流將所述珠粒推向基片，使其直接植入基質(zhì)表面中。圖3顯示了碰撞基質(zhì)材料110的目標(biāo)表面240的玻璃載體珠粒的相互作用的詳圖。當(dāng)載體珠粒220碰撞表面240的時候，對于CNT320的情況，一些結(jié)合在載體珠粒220表面360上的納米顆粒材料會被轉(zhuǎn)移到經(jīng)過處理的表面240。所述載體珠粒220沿撞擊方向250碰撞表面240的能量會使得表面240發(fā)生局部凹陷或變形。在圖3中，為了清楚顯示，圖中顯示的表面240具有平滑的直線，但是實際上該表面240可以是非常粗糙的。載體珠粒220的撞擊也會使表面變粗糙。在碰撞表面240之后，CNT321可保留在表面240上。對于已經(jīng)植入或嵌入、在經(jīng)過處理的表面240上形成涂層的CNT321,可能有一部分CNT310嵌入表面240以下，另一部分CNT370暴露于表面240之外。在本發(fā)明該實施方式的一個例子390中，用來攜帶CNT320的載體珠粒220可保持嵌在表面240上。這些嵌入的載體珠粒330上的CNT360、380可仍保持在珠粒330附近，一些CNT360位于珠粒330的頂上，一些CNT完全嵌在珠粒330和被處理表面240之間，一些CNT380部分嵌在珠粒330和經(jīng)過處理的表面240之間，具有嵌入基質(zhì)材料110的CNT嵌入部分350和暴露在表面240以外的CNT暴露部分340。這種植入形式也構(gòu)成了本發(fā)明實施方式的一個例子?？梢杂性S多在撞擊時俘獲納米顆粒320、321、380的機(jī)理。表面240的變形作用會使變形位置局部溫度升高，如果時間很短的話，可能會升至很高的溫度。變形作用以及劇烈的瞬時加熱會將珠粒220、330上的一些納米顆粒材料320、321、380俘獲進(jìn)經(jīng)過處理的表面240。納米顆粒320、321、380可以至少部分地被俘獲入表面240上的裂縫或孔穴中，然后這些裂縫或孔穴在撞擊的過程中閉7合。在本發(fā)明實施方式的一個例子中，如圖l-3所示，印刷的導(dǎo)電糊料110包含處于仍然柔軟的有機(jī)粘合劑溶液中的顆粒。納米顆粒320、230可以很容易地碰撞糊料IIO，被作為柔軟膠粘劑的有機(jī)粘合劑俘獲。應(yīng)當(dāng)注意上面的植入方法200所述的全部處理步驟都可在室溫下和常規(guī)的大氣環(huán)境中進(jìn)行，這一點優(yōu)于許多其它涂料技術(shù)。對于更特殊的涂敷應(yīng)用，本發(fā)明的其它實施方式可以在更高或更低的溫度下、在真空中、在環(huán)境氣體的任意混合物的更高壓力下、或者在失重條件下進(jìn)行。在如圖2所述進(jìn)行植入200之后，可以采用絲網(wǎng)印刷玻璃粉領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的標(biāo)準(zhǔn)方法對所述基片進(jìn)行干燥和固化。在高溫固化過程中，氮氣流過烘箱，以保留已嵌入印刷的導(dǎo)電糊料110表面240中的CNT320、321、380材料?？墒褂锰幚聿襟E的其它變化和組合，對植在表面240上的包含CNT320、321、380的糊料110進(jìn)行干燥和固化。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表l表1顯示了本發(fā)明上述實施方式200的工藝參數(shù)。表l包括用于本發(fā)明實施方式的具有作為目標(biāo)材料的軟導(dǎo)電糊料的樣品的數(shù)據(jù)。表l還顯示了使用本發(fā)明實施方式200制備的四個樣品(M1、M2、M3、M4)以二極管方式進(jìn)行的場致發(fā)射結(jié)果。對植入200過程中加入噴嘴210的玻璃珠砂的速率進(jìn)行控制，并將該速率列于表中"砂密度"一列中，其單位為轉(zhuǎn)/分(rpm)。噴珠機(jī)的空氣壓力也以磅/平方英寸(psi)的單位表示。場致發(fā)射結(jié)果是將各樣品安裝在如圖4所示的二極管結(jié)構(gòu)中得到的，所述二極管結(jié)構(gòu)以磷陽極404作為一個電極，以目標(biāo)表面100陰極作為另一電極302。陽極403、404處于接地電勢。在陰極401、302上施加脈沖偏壓，使得來自陰極的電子會由于陰極和陽極之間的電場而被提取并加速移向陽極，從而產(chǎn)生光。表中記錄了從3X3厘米s經(jīng)過處理的基片產(chǎn)生30毫安的電流所需的電場。一個樣品M-1未植入納米顆粒，作為參比樣。參比樣M-1在用作陰極的時候，沒有場致電子發(fā)射。在進(jìn)行植入200，然后對導(dǎo)電糊料110進(jìn)行干燥和固化之后，在樣品M-2、M-3和M-4中均觀察到了場致發(fā)射，這說明在本發(fā)明上述實施方式中，CNT-320、321、380都被轉(zhuǎn)移到這些樣品中。圖6是本發(fā)明一實施方式中的樣品M-2在二極管發(fā)射過程中拍攝的熒光屏上圖像的照片。在進(jìn)行了植入操作200，并隨后對導(dǎo)電糊料110進(jìn)行了干燥和固化之后，將膠粘帶粘貼在植入后的樣品M-2、M-3和M-4的表面上，然后除去該膠粘帶。除去該膠粘帶確實除去了一些CNT321、380，但是并未完全除去，這說明通過本發(fā)明所述的方法，將一些CNT321、380以很強(qiáng)的結(jié)合能嵌入或植入了糊料中。在粘貼并除去所述膠粘帶之后，場致發(fā)射閾值僅從3.0伏/微米略微升高到3.1伏/微米，均勻度也略微提高。也對參比樣M-1進(jìn)行了膠粘帶處理。在此處理之后，閾值場強(qiáng)獲得了提高，但是與經(jīng)過植入處理的樣品M-2、M-3和M-4相比仍然非常差。實施本發(fā)明時也可將CNT或其它納米顆粒植入其它的目標(biāo)材料。在本發(fā)明一實施方式中，使用膠粘銅帶作為目標(biāo)表面基質(zhì)材料，所述膠粘銅帶一個面上具有銅箔或銅膜，另一個面上是膠粘劑。也可以使用其它的金屬，例如黃銅、青銅、銀、金等。膠粘劑背襯不是必需的，但是該背襯可用來很方便地將銅膜或銅箔固定在基片上。在此方法中，可以在銀之類的柔軟低溫金屬上涂敷堅硬的耐刻劃的涂層或用來抑制失去光澤或腐蝕的涂層。在本發(fā)明一實施方式中又植入了CNT，但是也可使用其它材料，包括其它形式的碳，例如碳黑、無定形碳或碳富勒烯。與之前的實施方式一樣，如上所述將CNT320與玻璃珠粒220混合。如上所述用涂敷CNT的玻璃珠粒220處理銅帶。在所述銅帶的銅面植入CNT，將膠粘面與基材相結(jié)合。下表2給出了本發(fā)明該實施方式的參數(shù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2表2包含用于本發(fā)明一實施方式的具有用作目標(biāo)材料的銅帶的樣品的數(shù)據(jù)。在植入之后未發(fā)現(xiàn)銅表面中嵌入珠粒220，但是噴珠處理確實使樣品M-5和M-6具有許多凹陷和麻點。在本發(fā)明所述的植入過程中，殘留在所述銅帶的銅表面上的CNT顆粒從玻璃珠粒220轉(zhuǎn)移到銅表面。植入之后，用該銅帶在二極管結(jié)構(gòu)中獲得了場致發(fā)射結(jié)果，所述二極管結(jié)構(gòu)使用磷陽極作為一個電極，使用所述銅帶陰極作為另一電極。未進(jìn)行如上所述的CNT植入的銅帶參比樣的提取場比植入CNT的樣品M-5和M-6高得多。在植入過程之后，通過將膠粘帶粘貼在植入CNT的銅表面上，然后除去該膠粘帶，對銅帶樣品進(jìn)行上文所述的膠粘帶處理。除去膠粘帶確實會除去一些CNT，但是并非全部除去，這說明通過本發(fā)明所述的方法將一些CNT以很強(qiáng)的結(jié)合能嵌入或植入銅材料中。在膠粘帶處理之后，再一次如上文所述將樣品用作陰極進(jìn)行場致發(fā)射。閾值場強(qiáng)(定義為達(dá)到30毫安的電流所需的場強(qiáng))從3.0伏/微米升高到6.0伏/微米。圖7是本發(fā)明一實施方式中的樣品M-5在場致發(fā)射過程中拍攝的熒光屏上的圖像的照片。圖8是本發(fā)明一實施方式中，樣品M-5在膠粘帶處理之后，在場致發(fā)射過程中拍攝的熒光屏上圖像的照片。操作場強(qiáng)遠(yuǎn)高于進(jìn)行膠粘帶處理之前的場強(qiáng)，但是圖像的發(fā)光度獲得提高，而且更加均勻。還可通過實施本發(fā)明的方法在珠?；蚱渌蟮念w粒上嵌入或植入納米顆粒。在本發(fā)明一個實施方式中，可將CNT或者其它納米顆粒材料與玻璃珠粒220或其它更大的載體材料混合，如上所述進(jìn)行噴珠處理200，只是采用更硬的對象。所述對象常常比珠粒更硬，但是也不一定如此。如果載體珠粒比目標(biāo)材料軟，則在撞擊的時候納米顆粒將優(yōu)選植入或嵌入珠粒，而不是植入或嵌入目標(biāo)表面之上。這是一種能夠在柔軟的低溫珠粒上涂敷堅硬的高溫涂層，同時能夠避免進(jìn)行高溫處理(這可能會使所述珠粒熔化)的方法。在本發(fā)明一實施方式的一個例子中，使用聚合物珠粒在藍(lán)寶石或石英之類的堅硬目標(biāo)表面上注入氧化鋁(A1203)納米顆粒。在本發(fā)明一實施方式中，當(dāng)載體珠粒撞擊在目標(biāo)表面上的時候，納米顆粒將會與目標(biāo)表面或珠粒表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。本發(fā)明一實施方式的一個例子是能夠通過實施本發(fā)明的方法在不銹鋼表面上形成的碳化鐵、碳化鎳、碳化鈦或碳化鉻。在本發(fā)明一實施方式的一個例子中，可以在目標(biāo)表面材料上化學(xué)形成堅硬的或耐腐蝕的涂層。本發(fā)明此實施方式不限于碳的納米管形式；可使用碳石墨片或碳富勒烯代替CNT與目標(biāo)表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。并非全部的納米顆粒都保留在目標(biāo)表面上，只有在化學(xué)反應(yīng)過程中消耗的這部分納米顆粒材料殘留在目標(biāo)表面上。余下的納米顆?？蓺埩粼谀繕?biāo)表面之內(nèi)或之上，部分嵌入目標(biāo)表面材料中，或者可根本不殘留在所述表面上。在本發(fā)明一實施方式的一個例子中，用涂敷了CNT的玻璃珠轟擊不銹鋼板。通過實施本發(fā)明的這個例子，使碳?xì)埩粼谄浔砻嫔希沟迷摬讳P鋼板變暗。這些碳能夠與不銹鋼板中的鎳、鐵、鉻或其它材料反應(yīng)。還可通過實施本發(fā)明的這個例子將CNT嵌入或植入不銹鋼的表面中。圖9顯示了由于與CNT預(yù)先混合的載體珠粒的撞擊，在目標(biāo)材料的表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)900。載體珠粒930沿方向250高速碰撞目標(biāo)表面920。CNT320結(jié)合在載體珠粒930的表面940上。當(dāng)載體珠粒930與目標(biāo)表面920碰撞910的時候，由于在碰撞的位置產(chǎn)生局部高溫、局部高壓和/或變形而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在本發(fā)明該實施方式的一個例子中，將不同形式或種類的納米顆粒與珠?；旌稀Ｔ谳d體珠粒930與表面920發(fā)生撞擊的過程中，如果撞擊瞬間發(fā)生，局部的溫度和壓力將達(dá)到極大值，也許僅是一瞬間，但是這段時間己經(jīng)足以使混合的納米顆?；ハ喾磻?yīng)和/或與珠粒表面940互相反應(yīng)。本發(fā)明的噴珠法優(yōu)于常規(guī)的在球磨機(jī)中用大球和納米尺寸的粉末進(jìn)行機(jī)械化學(xué)處理的一個優(yōu)點是在噴珠處理中，可以對撞擊表面的能量進(jìn)行精確的控制，該能量也高得多。在本發(fā)明一實施方式中，在植入或嵌入納米顆粒的過程中不需要使用如上所述的玻璃珠粒之類的載體珠粒。在本發(fā)明此實施方式的一個例子中，可以不使用載體珠粒，但是仍然使用MicroblastBSP-20將碳納米管植入糊料或銅箔中。在不使用任何載體珠粒的情況下，僅將碳納米管加入機(jī)械的儲料斗中。表3所示的目標(biāo)樣品是以這種方式在不使用載體珠粒的情況下植入CNT的，如本發(fā)明上述實施例所述，該樣品包括銅帶/箔基片和石墨糊料基質(zhì)材料。依照本發(fā)明上述實施方式所述，使用在無載體珠粒的情況下植入CNT的目標(biāo)樣品作為陰極進(jìn)行場致發(fā)射。本發(fā)明該實施方式中的所有樣品都具有很低的閾場強(qiáng)(獲取30毫安的電流所需場強(qiáng)小于2.5伏/微米)。然后如本發(fā)明上述實施方式所述對這些樣品進(jìn)行膠粘帶處理。在除去膠粘帶之后，場致發(fā)射閾值升高，但是并不顯著。在帶材活化之后，發(fā)射位點密度并未顯著提高。表3包含用于本發(fā)明一實施方式的無載體珠粒的樣品的數(shù)據(jù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表3圖4顯示了使用二極管結(jié)構(gòu)的陰極制造的場致發(fā)射顯示器538的一部分，如上文所述制造。陰極包括導(dǎo)電層401。所述陽極可由玻璃基片402、銦錫層403和陰極發(fā)光層404組成。在所述陽極和陰極之間形成電場。這種顯示器可用于如圖5所示的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)513。圖5中顯示了用來實施本發(fā)明的代表性硬件環(huán)境，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)513的示例性硬件結(jié)構(gòu)，其包括常規(guī)微處理器之類的中央處理器(CPU)510，以及大量通過系統(tǒng)總線512互連的其它元件。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)513包括隨機(jī)存取存儲器(RAM)514、只讀存儲器(ROM)516和用來將磁盤機(jī)520、磁帶機(jī)540之類的周邊器件與總線512相連的輸入/輸出(I/O)適配器518，用來將鍵盤524、鼠標(biāo)526和/或其它用戶界面裝置(例如觸屏裝置(圖中未顯示))與總線512相連的用戶界面適配器522，用來將數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)513與數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)相連的通信適配器534，以及用來將總線512與顯示器件538相連的顯示適配器536。CPU510可包括本文未顯示的其它電路，這些其它電路包括微處理器中常用的電路，例如執(zhí)行單元、總線界面單元、算術(shù)及邏輯單元等。CPU510可位于單獨的集成電路內(nèi)。'盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點，但是應(yīng)當(dāng)理解可以在不背離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明精神和范圍的前提下對本發(fā)明進(jìn)行各種改變、替代和變化。權(quán)利要求1.一種用來改變表面性質(zhì)的方法，該方法包括以下步驟提供用來改變的目標(biāo)表面；在所述目標(biāo)表面上進(jìn)行納米顆粒植入，其中所述植入是使用載體珠粒，通過噴珠法進(jìn)行的，使得載體珠粒碰撞目標(biāo)表面；在進(jìn)行所述植入之前將所述納米顆粒與所述載體珠粒相混合，使得所述納米顆粒變成物理附著于所述載體珠粒。2.如權(quán)利要求l所述的方法，該方法還包括在進(jìn)行所述植入的時候，所述納米顆粒與所述目標(biāo)表面之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。3.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述納米顆粒的植入是在不使用載體珠粒的情況下，通過噴射法進(jìn)行的。4.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，用所述納米顆粒進(jìn)行所述植入后的目標(biāo)表面被用作場致發(fā)射裝置中的陰極，用來提取電子。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述場致發(fā)射裝置設(shè)置有陰極發(fā)光的陽極，進(jìn)行發(fā)光，該發(fā)光是由所述陰極和陽極之間的電場所致。6.—種改變顆粒表面性質(zhì)的方法，該方法包括以下步驟提供目標(biāo)表面；將納米顆粒與所述顆?；旌希沟盟黾{米顆粒變成物理附著于所述顆粒；使用噴射法將所述納米顆粒植入到所述顆粒的表面上，使得所述顆粒碰撞所述目標(biāo)表面。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)表面比所述顆粒硬。8.如權(quán)利要求6所述的方法，該方法還包括在進(jìn)行所述植入的時候，所述納米顆粒與所述顆粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。全文摘要本發(fā)明揭示了在一種材料的表面上形成另一種納米尺寸材料的涂層的方法，該方法使用微機(jī)械加工噴珠機(jī)植入納米顆粒。該方法可采用許多種目標(biāo)材料、納米顆粒(例如碳納米管、CNT)和環(huán)境條件，使用許多種載體珠粒尺寸和材料，或者不使用載體珠粒。本發(fā)明所要求的植入法可用來制造用于場致發(fā)射裝置的表面活化CNT陰極。該植入法還可用來使撞擊點附近的任何材料互相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。文檔編號H01L21/44GK101427357SQ200580021057公開日2009年5月6日申請日期2005年6月28日優(yōu)先權(quán)日2004年6月29日發(fā)明者M(jìn)·楊,R·L·芬克,Z·雅尼弗申請人:毫微-專賣股份有限公司