[发明专利]热电子源

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电子源，尤其涉及一种基于碳纳米管的热电子源。

背景技术

从1991年日本科学家Iijima首次发现碳纳米管以来(请参见Helicalmicrotubules of graphitic carbon，Nature，Sumio Iijima，vol 354，p56(1991))，以碳纳米管为代表的纳米材料以其独特的结构和性质引起了人们极大的关注。近几年来，随着碳纳米管及纳米材料研究的不断深入，其广阔的应用前景不断显现出来。例如，由于碳纳米管所具有的独特的电磁学、光学、力学、化学等性能，大量有关其在电子发射装置、传感器、新型光学材料、软铁磁材料等领域的应用研究不断被报道。

通常，电子发射装置采用热电子发射体或者冷电子发射体作为电子发射源。利用热电子发射体从电子发射装置发射电子的现象称为热电子发射现象。热电子发射是利用加热的方法使发射体内部电子的动能增加，以致使一部分电子的动能大到足以克服发射体表面势垒而逸出体外。从发射体表面发射的电子可以称为热电子，发射热电子的发射体可以称为热电子发射体。

现有技术中，热电子源一般包括一热电子发射体、一第一电极和一第二电极。所述热电子发射体设置于所述第一电极和第二电极之间并与所述第一电极和第二电极电接触。所述热电子源进一步包括一基板，所述热电子发射体与所述基板接触，在对热电子发射体进行加热的过程中，基板会导热从而将所述热电子发射体的大部分热量传导进大气中，影响所制备的热电子源的热电子发射性能。通常采用金属、硼化物材料或者氧化物材料作为热电子发射体材料。热电子源一般分为直热式和间热式两类。直热式即采用金属作为热电子发射体材料，将金属做成带状或者极细的丝，通过焊接等技术将金属固定到所述第一电极和第二电极之间。在所述第一电极和第二电极之间施加一电压，流过金属的电流产生热量而使金属内部的电子逸出体外。间热式即采用硼化物材料或者氧化物材料作为热电子发射体材料，借助于真空沉积、溅射或其他适用的技术将导电浆料直接涂覆或者等离子喷涂在一加热子上；通过焊接等技术将加热子固定到所述第一电极和第二电极之间。在所述第一电极和第二电极之间施加一电压，流过加热子的电流产生热量加热硼化物材料或者氧化物材料，而使硼化物材料或者氧化物材料内部的电子逸出体外。然而，以金属、硼化物材料或者碱土金属碳酸盐材料制备的热电子发射体难以做到较小的尺寸，从而限制了其在微型器件方面的应用。而且，由于含金属、硼化物材料或者碱土金属碳酸盐材料的涂层具有相当高的电阻率，所制备热电子源在加热而发射时产生的功耗比较大，限制了其对于快速开关的响应，因此不适合于大电流密度和高亮度的应用。

因此，确有必要提供一种热电子源，所得到的热电子源具有优良的热发射性能且使用寿命高，可用于大电流密度和高亮度的平板显示和逻辑电路等多个领域。

发明内容

一种热电子源，该热电子源包括一基板、一热电子发射体、一第一电极和一第二电极，所述基板具有一凹槽，所述热电子发射体对应该凹槽并设置于所述基板表面，且至少部分通过所述基板的凹槽与所述基板间隔设置，所述第一电极和第二电极间隔设置，并与该热电子发射体电接触。

与现有技术相比较，所述的热电子源为一面热电子源，所述热电子发射体通过所述基板的凹槽与该基板间隔设置，基板不会将加热所述热电子发射体而产生的热量传导进大气中，故所制备的热电子源的热电子发射性能优异。而且，该碳纳米管薄膜电阻率低，所制备的热电子源在较低的热功率下即可实现热电子的发射，降低了热发射时加热产生的功耗，可用于大电流密度和高亮度的平板显示和逻辑电路等多个领域。

附图说明

图1是本技术方案实施例的热电子源的结构示意图。

图2是本技术方案实施例的热电子源的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本技术方案热电子源及其制备方法。

请参阅图1，本技术方案实施例所制备的热电子源10包括一基板12、一热电子发射体18、一第一电极14和一第二电极16。所述基板12表面121具有一凹槽122。所述热电子发射体18对应该凹槽122并设置于所述基板12表面121，且至少部分通过所述基板12表面121的凹槽122与所述基板12间隔设置。所述第一电极14和第二电极16间隔设置，并与该热电子发射体18电接触。

所述热电子源10进一步包括一低逸出功层20，该低逸出功层20设置在所述热电子发射体18的表面。该低逸出功层的材料为氧化钡或者钍等，可以使所述热电子源10在较低的温度下实现热电子的发射。