一种场发射电子源的制备方法，包括以下步骤：提供一碳纳米管薄膜，该碳纳米管薄膜中的碳纳米管沿同一方向延伸排列；提供一第一电极和一第二电极，将碳纳米管薄膜的两端分别固定于第一电极和第二电极上，该碳纳米管薄膜中碳纳米管从第一电极向第二电极延伸；通过使用有机溶剂处理该碳纳米管薄膜，形成多个碳纳米管线；将该碳纳米管线通电流加热熔断，得到多个碳纳米管针尖；提供一导电基体，将一碳纳米管针尖设置于该导电基体上，形成一场发射电子源。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，尤其涉及一种基于碳纳米管 的。
技术介绍
场发射电子源在低温或者室温下工作，与电真空器件中的热发射电子源 相比具有能耗低、响应速度快以及低放电等优点，因此用场发射电子源替代 电真空器件中的热发射电子源成为了人们研究的一个热点。碳纳米管(Carbon Nanotube， CNT)是一种新型碳材料，由日本研究人员 Iijima在1991年发现，请参见"Helical Microtubules of Graphitic Carbon", S. Iijima， Nature, vol.354，p56 (1991)。碳纳米管具有极优异的导电性能、良好的 化学稳定性和大的长径比，且其具有几乎接近理论极限的尖端表面积(尖端 表面积愈小，其局部电场愈集中)，因而碳纳米管在场发射电子源领域具有 潜在的应用前景。目前的研究表明，碳纳米管是已知的最好的场发射材料之 一，它的尖端尺寸只有几纳米至几十纳米，具有低的开启电压，可传输极大 的电流密度，并且电流稳定，使用寿命长，因而非常适合作为一种极佳的点 电子源，应用在扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope),透射电子显 微镜(Transmission Electron Microscope)等设备的电子发射部件中。现有的碳纳米管场发射电子源一般至少包括一导电基体和作为发射端 的碳纳米管，该碳纳米管形成于该导电基体上。目前，碳纳米管形成于导电 基体上的方法主要有机械方法和原位生长法。其中，机械方法是通过原子力显微镜或者电子显微镜操纵单根碳纳米 管，将碳纳米管组装到一导电基体上，此种方法程序简单，但由于单根碳纳 米管尺寸太小且需要应用原子力显微镜或者电子显微镜这些昂贵的设备的 辅助，操作复杂，成本高。为克服上述机械法组装的碳纳米管场发射电子源操作复杂的缺点，现有 技术提供了 一种采用原位生长的方法(请参见"Low-temperature CVDgrowth of carbon nanotubes for field emission application" ， Kuang-chung Chen, Diamond & Related Materials, Vol. 16， P566 ( 2007 ))。该方法是先在导电基 体上镀上金属催化剂，然后通过化学气相沉积方法在导电基体上直接生长出 碳纳米管阵列作为场发射电子源，此种方法操作简单，碳纳米管与导电基体 的电接触良好。但是，由于该方法无法控制碳纳米管的生长方向，所以存在 成功率低、可控性差的问题。因此，确有必要提供一种，该制备方法简单， 成功率高且成本4交《氐。
技术实现思路
一种，包括以下步骤提供一碳纳米管薄膜， 该碳纳米管薄膜中的碳纳米管沿同一方向延伸排列；提供一第一电极和一第 二电极，将碳纳米管薄膜的两端分别固定于第一电极和第二电极上，该碳纳 米管薄膜中碳纳米管从第 一电极向第二电极延伸；通过使用有机溶剂处理该 碳纳米管薄膜，形成多个碳纳米管线；将该碳纳米管线通电流加热熔断，得 到多个碳纳米管针尖；提供一导电基体，将一碳纳米管针尖设置于该导电基 体上，形成一场发射电子源。与现有技术相比较，该操作简单，无需昂贵仪 器，成本较低且易于控制效率较高。附图说明图1是本技术方案实施例的场发射电子源的结构示意图。图2是图1中碳纳米管针尖的结构示意图。图3是本技术方案实施例的碳纳米管针尖的扫描电镜照片。图4是本技术方案实施例的碳纳米管针尖的透射电镜照片。图5是本技术方案实施例的的流程图。图6是本技术方案实施例的碳纳米管薄膜经有机溶剂处理后的照片。图7是本技术方案实施例的碳纳米管线通电流加热装置示意图。图8是本技术方案实施例的碳纳米管线的示意图。图9是本技术方案实施例的碳纳米管线碳纳米管线熔断后的示意图。5图IO是本技术方案实施例的碳纳米管线被加热到白炽状态时的照片。图11是本技术方案实施例获得的碳纳米管针尖的拉曼光语图。图12是本技术方案实施例将碳纳米管针尖设置于导电基体上的方法的 流程示意图。图13是本技术方案实施例的涂敷有银胶的光纤的示意图。 图14是本技术方案实施例采用导电胶固定碳纳米管针尖的方法的流程 示意图。图15是本技术方案实施例所提供的场发射电子源的场发射电压与电流 的关系图。具体实施例方式以下将结合附图详细说明本技术方案场发射电子源及其制备方法。请参阅图1、图2、图3及图4，本技术方案实施例提供一种场发射电 子源10，其包括一碳纳米管针尖12和一导电基体14。所述的碳纳米管针尖12包括一第一端122及与第一端122相对的第二 端124,该碳纳米管针尖12的第一端122与该导电基体14电连接，碳纳米 管针尖12的第二端124用于发射电子。该碳纳米管针尖12的长度为0.01 毫米至1毫米，直径为1微米至20微米。所述碳纳米管针尖12为一碳纳米管束状结构，该碳纳米管束状结构包 括多个沿碳纳米管针尖12轴向定向延伸且首尾相连的-友纳米管126，碳纳米 管126之间通过范德华力相互紧密结合。碳纳米管针尖12的第二端124为 一类圆锥形，碳纳米管针尖12第二端124的直径沿远离第一端122的方向 逐渐减小，第二端124的顶端包括一根突出的碳纳米管126，该碳纳米管126 即为电子发射端128。所述^p灰纳米管126为直径为0.5纳米-50纳米的单壁^f灰纳米管、直径为1 纳米-50纳米的双壁碳纳米管、直径为1.5纳米-50纳米的多壁碳纳米管或其 任意组合的混合物。碳纳米管126的长度均为10微米-5000微米。该碳纳米 管针尖12的第二端124的突出的碳纳米管126作为场发射电子源的电子发 射端128，电子发射端128的长度为10微米-1000微米，直径小于5纟内米， 作为电子发射端128的碳纳米管126的长度与直径均小于碳纳米管针尖12中的其他碳纳米管126。该导电基体14由导电材料制成，如铜、鴒、金、钼、铂等。该导电基 体14可依实际需要设计成其他形状，如锥形、细小的柱形或者圓台形。该 导电基体14也可为表面形成有一导电薄膜的绝缘基底。该碳纳米管针尖12的第一端122通过分子间力与导电基体14电连接。 可以理解，碳纳米管针尖12与导电基体14之间也可通过导电胶连接。该碳 纳米管针尖12与导电基体14之间的位置关系不限，只需确保该碳纳米管针 尖12的第一端122与该导电基体14电连接即可，如碳纳米管针尖12与 导电基体14的夹角为锐角，碳纳米管针尖12与导电基体14的夹角为直角 或者碳纳米管针尖12与导电基体14的轴向相互平行。所述场发射电子源具有以下优点其一，釆用的碳纳米管针尖为由多个 碳纳米管通过范德华力连接组成的一碳纳米管束状结构，其尖端只有一根碳 纳米管，尖端处的碳纳米管被其他周围的碳纳米管通过范德华力牢牢固定， 因此尖端的碳纳米管可以承受较大的电场力；其二，由于作为场发射尖端的 碳纳米管通过碳纳米管束状结构与导电基体相连，因此场发射电流加热产生 的热量也可以及时有效的通过其周围的碳纳米管传导出去，故该场发射电子 源可以承载较大的场发射电流;其三，该碳纳米管针尖中仅由一根突出的碳 纳米管作为场发射尖端，该碳纳米管的直径小于5纳米，因此该场发射电子源 形成的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种场发射电子源的制备方法，包括以下步骤： 提供一碳纳米管薄膜，该碳纳米管薄膜中的碳纳米管沿同一方向延伸排列； 提供一第一电极和一第二电极，将碳纳米管薄膜的两端分别固定于第一电极和第二电极上，该碳纳米管薄膜中的碳纳米管从第一电极 向第二电极延伸； 使用有机溶剂处理该碳纳米管薄膜，形成多个碳纳米管线，该碳纳米管线的两端分别固定于第一电极和第二电极上； 将该碳纳米管线通电流加热熔断，形成多个碳纳米管针尖于第一电极或第二电极上； 提供一导电基体，将一碳纳 米管针尖转移设置于该导电基体上，形成一场发射电子源。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏洋，刘亮，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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