场发射体及其制备方法技术

一种场发射体，其包括一导电基体及一碳纳米管阵列片断，该碳纳米管阵列片断包括一第一端及与第一端相对的第二端，该碳纳米管阵列片断的第一端与导电基体电连接，其中，该碳纳米管阵列片断的第二端包括多个场发射尖端，该场发射尖端包括多个并列设置的碳纳米管。一种场发射体的制备方法，其包括以下步骤：制备一碳纳米管阵列形成于一基底；提供一第一电极及一第二电极，该第一电极和第二电极绝缘间隔设置；从该碳纳米管阵列中取下一部分，将取下的该部分碳纳米管阵列的两端分别固定于第一电极与第二电极上，该部分碳纳米管阵列中的碳纳米管从所述第一电极向第二电极延伸；以及在第一电极和第二电极之间施加７－１０伏的电压，将该部分碳纳米管阵列熔断，形成两个相对的场发射体。

【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
碳纳米管是一种新型碳材料，其由日本研究人员饭岛澄男(S. Iijima)在 1991年首先发现，可参见"Helical Microtubules of Graphitic Carbon", S. Iijima, Nature, Vol.354， 56-58(1991)。碳纳米管具有极优异的导电性能，且其具有几 乎接近理论极限的尖端表面积，而尖端表面积愈小，其局部电场愈集中，所 以碳纳米管是已知的最好的场发射材料之一 。碳纳米管具有极低的场发射电 压(小于100伏特)，可传输极大的电流密度，且电流稳定性较佳，因而较适合 做场发射显示器件的发射材料。碳纳米管场发射体一般包括一阴极基底及形成在阴极基底上的作为发 射材料的碳纳米管层。碳纳米管场发射体可应用在场发射平面显示、真空电 子源等领域。现有技术中，通常使用的碳纳米管场发射体的制备方法包括直 接生长法及后续加工处理法两种。直接生长法通常是指首先提供一阴极基底，在该阴极基底表面形成一 催化剂层；然后采用化学气相沉积法在该阴极基底的催化剂位置生长出碳纳 米管以直接形成一碳纳米管场发射体(请参见 "Low-temperature CVD growth of carbon nanotubes for field emission application" ， Kuang-chung Chen, Diamond & Related Materials, Vol.16， P566 (2007))。但是，由于化学气相 沉积法生长的碳纳米管阵列顶部表面有碳纳米管缠绕，因此，碳纳米管在该 表面的形态杂乱无章，这种情况导致该种碳纳米管场发射体的场发射均匀性 较差，且由于碳纳米管阵列中的碳纳米管的排列密度较高，相邻的碳纳米管 之间存在着较强的电磁屏蔽效应，影响了这种场发射体的场发射电流及其实 际应用性能。后续加工处理法通常是指首先将已制备好的作为发射体的碳纳米管混发射层，进而获得一碳纳米管场发射体。但是，用印刷法形成的场发射层中 碳纳米管的密度较小，进而导致有效发射体的密度较小，场发射电流较小； 并且，由于采用印刷法制备的碳纳米管场发射体中的碳纳米管取向杂乱无 序，使得其场发射均匀性较差。有鉴于此，有必要提供一种碳纳米管，其可使碳 纳米管场发射体具有较佳的场发射均勻性和较大的场发射电流且实际应用 性能好。
技术实现思路
一种场发射体，其包括一导电基体及一碳纳米管阵列片断，该碳纳米管 阵列片断包括一第一端及与第一端相对的第二端，该碳纳米管阵列片断的第 一端与导电基体电连接，其中，该碳纳米管阵列片断的第二端包括多个场发 射尖端，该场发射尖端包括多个并列设置的碳纳米管。一种场发射体的制备方法，其包括以下步骤制备一碳纳米管阵列形成 于一基底；提供一第一电极及一第二电极，该第一电极和第二电极绝缘间隔 设置；从该碳纳米管阵列中取下一部分，将取下的该部分碳纳米管阵列的两 端分别固定于第 一 电极与第二电极上，该部分石友纳米管阵列中的碳纳米管/人 所述第一电极向第二电极延伸；以及在第一电极和第二电极之间施加7-10 伏的电压，将该部分碳纳米管阵列熔断，形成两个相对的场发射体。相较于现有技术，本技术方案实施例所提供的具直接熔断获得，该碳纳米管阵列熔断处的端面整齐，即场发射体的场发射尖 端的端面整齐，因此，该发射体可实现均匀的电子发射，进而使其具有较佳 的场发射均匀性；其二，由于该场发射尖端包括多个并列的碳纳米管，因此 场发射尖端顶部的距离大于碳纳米管阵列中碳纳米管之间的距离，即电子发 射端之间的距离较大，因此，电子发射端之间的电场屏蔽效应较弱，因此， 该场发射体的场发射电流较大，实际应用性能较好。附图说明图1是本技术方案实施例所提供的场发射体的结构示意图。图2是本技术方案实施例所提供的场发射体中碳纳米管阵列片断的扫描 电镜照片。图3是本技术方案实施例所提供的场发射体的场发射尖端的扫描电镜照片。图4是本技术方案实施例所提供的场发射体的电子发射端的拉曼光谱图。图5是本技术方案实施例所提供的场发射体的场发射电压与场发射电流 的关系图。图6是本技术方案实施例所提供的场发射体的制备方法的流程图。 图7是本技术方案实施例所提供的场发射体的制备工艺流程图。具体实施例方式下面将结合附图及具体实施例对本技术方案所提供的场发射体及其制 备方法l故详细的i兌明。请一并参阅图1、图2及图3，本技术方案实施例提供一种场发射体10, 其包括一导电基体14和一碳纳米管阵列片断16,所述的碳纳米管阵列片断 16包4舌一第一端162及与第一端162相对的第二端164,第一端162与导电 基体电连接，第二端164包括多个场发射尖端166。所述碳纳米管阵列片断16包括多个长度基本相同的碳纳米管。碳纳米 管阵列片断16中的碳纳米管168在碳纳米管阵列片断16的第一端162相互 平行排列且均匀分布，维持碳纳米管阵列的形态。在碳纳米管阵列片断16 的第二端164，碳纳米管168聚集形成多个碳纳米管束，该碳纳米管束均匀 分布，形成多个场发射尖端166。碳纳米管阵列片断16中的碳纳米管168 在场发射尖端166中通过范德华力相互结合且并列设置。场发射尖端166的 直径沿远离导电基体14的方向逐渐减小，形成一V型尖端。场发射尖端的 顶部为电子发射端。碳纳米管阵列片断16中碳纳米管168包括单壁碳纳米 管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管或其任意组合，优选地，碳纳米管168的 直径为0.5纳米-50纳米，长度为100微米-l毫米。碳纳米管阵列片断16中的碳纳米管168之间的距离为0.1纳米-5纳米。碳纳米管阵列片断16的长 度为10微米-2毫米，直径为2微米-200微米，本实施例中，碳纳米管168 为直径为1纳米的单壁碳纳米管，长度为150微米。碳纳米管阵列片断16 的长度为150微米，直径为50微米。碳纳米管168之间的距离为0.1纳米。 碳纳米管阵列片断16中的场发射尖端166顶部之间的距离为50纳米-500纳 米，大于碳纳米管168之间的距离。该导电基体14由导电材料制成，如铜、鴒、金、钼、柏或其任意组合 的合金。该导电基体14可依实际需要设计成一定的形状，如锥形、细小的 柱形或者圆台形。该导电基体14也可为表面形成有一导电薄膜的绝缘基底。 本实施例中，导电基体14为镀有铝膜的硅片。导电基体14用于支撑碳纳米 管阵列片断16，同时，可以使碳纳米管阵列片断16方便的与外界电路连通。该碳纳米管阵列片断16的第一端162通过分子间力与导电基体14电连 接。可以理解，碳纳米管阵列片断16的第一端162与导电基体14之间也可 通过导电胶或金属丝焊接的方式连接。该碳纳米管阵列片断16与导电基体 14之间的位置关系不限，只需确保该碳纳米管阵列片断16的第一端162与 该导电基体14电连接即可。应用时，将上述场发射体10设置于一定电压所形成的电场中，在电压 作用下，由于碳纳米管168具有较好的场发射特性，且场发射体10包括多 个场发射尖端166，故所述场发射体IO在较小的电压下即能发射电子。本实 施例中，当电压达到200伏左右时，场发射体10开始发射电子，产生场发 射电流，随着电压的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场发射体，其包括一导电基体及一碳纳米管阵列片断，该碳纳米管阵列片断包括一第一端及与第一端相对的第二端，该碳纳米管阵列片断的第一端与导电基体电连接，其特征在于，该碳纳米管阵列片断的第二端包括多个场发射尖端，每个场发射尖端包括多个并列设置的碳纳米管。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏洋，柳鹏，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]