[发明专利]场发射电子源及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种场发射电子源及其制备方法，尤其涉及一种基于碳纳米管的场发射电子源及其制备方法。 

背景技术

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真空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包括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，导致操作不容易且效率低。另外，通过该方法得到的碳纳米管场发射电子源的场发射电流小。 

为克服上述机械法组装的碳纳米管场发射电子源的场发射电流小及操作复杂的缺点。现有技术提供了一种采用原位生长的方法，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、电弧放电或激光蒸发法 等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，碳纳米管与导电基体的结合力较弱，在使用时碳纳米管易脱落或被电场力拔出，从而导致场发射电子源损坏。另外，这种场发射电子源结构中碳纳米管阵列的碳纳米管之间存在电场屏蔽效应，工作时往往只有极少部分碳纳米管发射电子，亦无法有效提高场发射电子源的电流密度。 

因此，确有必要提供一种具有较大的场发射电流的场发射电子源及其制备方法。 

发明内容

一种场发射电子源，其包括一导电基体和一碳纳米管长线。该碳纳米管长线具有一第一端以及与第一端相对的第二端，该碳纳米管长线的第一端与该导电基体电连接，该碳纳米管长线的第二端从导电基体向外延伸，所述的碳纳米管长线的第二端包括多个突出的场发射尖端。 

一种场发射电子源的制备方法，包括以下步骤：提供一碳纳米管长线；加热该碳纳米管长线；提供一激光照射该碳纳米管长线使碳纳米管长线在被激光照射处熔断；将熔断后的碳纳米管长线设置于导电基体上即得到场发射电子源。 

一种场发射电子源的制备方法，包括以下步骤：提供一碳纳米管长线；提供一激光照射该碳纳米管长线；加热该碳纳米管长线使该碳纳米管长线在被激光照射处熔断；以及将熔断后的碳纳米管长线设置于导电基体上即得到场发射电子源。 

一种场发射电子源的制备方法，包括以下步骤：提供一碳纳米管长线；熔断该碳纳米管长线；将熔断后的碳纳米管长线设置于导电基体上即得到场发射电子源。 

与现有技术相比较，该场发射电子源及其制备方法具有以下优点：其一，采用了碳纳米管长线作为场发射电子源，该碳纳米管长线包括多个突出的场发射尖端，所制备的场发射电子源具有较大的场发射电流；其二，该碳纳米管长线中包括多个场发射尖端，可以有效降低该场发射电子源的电场屏蔽效应；其三，该场发射电子源的制备方法简单，可以提高该场发射电子源的制备效率。 

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中碳纳米管长线的电子发射端的放大示意图。 

图3为本技术方案实施例获得的碳纳米管长线的电子发射端的扫描电镜照片。 

图4是本技术方案实施例获得的碳纳米管长线的场发射尖端的透射电镜照片。