[发明专利]热电子源的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电子源的制备方法，尤其涉及一种基于碳纳米管的热 电子源的制备方法。

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Helical microtubules 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。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，采用金属、硼化物材料或者碱土金属碳酸盐材料所制备热电子 发射体的尺寸较大，从而限制了其在微型器件方面的应用。而且，通过直接 涂覆或者等离子喷涂含金属、硼化物材料或者碱土金属碳酸盐材料，所形成 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的制备方法，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

一种热电子源的制备方法，其具体包括以下步骤：提供一基板，在该基 板的表面间隔地形成一第一电极和一第二电极；形成一碳纳米管薄膜结构覆 盖所述第一电极和第二电极作为热电子发射体，该碳纳米管薄膜结构至少部 分通过所述第一电极和第二电极与所述基板间隔，从而得到一热电子源。

与现有技术相比较，所述的热电子源的制备方法中采用一拉伸工具从碳 纳米管阵列中拉取获得一碳纳米管薄膜，制备方法简单，且应用所述热电子 源制备方法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、 一第一电极14、一第二电极16和一热电子发射体18。所述第一电极14和 第二电极16间隔设置于所述基板12的表面，并与该基板12的表面接触。 所述热电子发射体18与所述第一电极14和第二电极16的表面电接触。所 述热电子发射体18为一薄膜结构，该热电子发射体18至少部分通过所述第 一电极14和第二电极16与所述基板12间隔设置。

请参阅图2，本技术方案实施例提供一种制备热电子源10的方法，其 具体包括以下步骤：