[发明专利]氧化锌纳米线的制备方法及应用

说明书

【技术领域】

本发明涉及纳米材料的制备及应用技术，特别是涉及一种氧化锌纳米线的制备方法及应用。

【背景技术】

随着社会和科技的进步，研究开发新一代节能又环保的绿色光源来替代传统光源，以解决传统光源中的含汞、低光效等的问题，成为各国竞相研究的重要课题。作为一种新型冷阴极光源的场发射光源具有环保、节能、轻薄等优点，可广泛应用于各个照明领域，具有巨大的潜力。

电子发射材料作为冷阴极电子源是场发射光源的重要组成部分，它的发展经历了从微尖锥、宽带隙薄膜到准一维纳米材料三个阶段的历程。微尖锥冷阴极由于开启电场高以及机械性能和物理化学性质的不稳定，如易氧化、受等离子轰击而受损等导致其发射稳定性不高。工作寿命短以及制作成本高，制约了该类型冷阴极在真空电子源器件中的应用。随后发现了具有优异场发射特性的新型宽带隙薄膜冷阴极材料，它主要包括金刚石及其相关的薄膜。它们具有低表面电子亲和势、高热导率和稳定的物理化学特性，还有独特的超高硬度、容易实现大面积制备等优点，有利于其在场致电子发射显示器中的应用。然而，薄膜冷阴极大面积均匀制备困难、开启电场高等缺点制约这它面向使用化的进程。

与薄膜冷阴极同时发展起来的准一维纳米冷阴极材料，以其独特的几何结构、稳定的物理化学特性及优异的场致电子发射特性，成为当前场致电子发射研究领域的热点。

碳纳米管作为典型的准一维结构，广泛应用于场致电子发射的冷阴极。碳纳米管具有稳定的物理化学性质、优异的电流场发射特性和承载超大发射电流密度的能力，它的尖端具有高达10³～10⁴倍电场增强效应。但是，由于碳纳米管生长温度往往高于玻璃的软化温度，只能生长在耐高温的衬底上且制作成本比较高，比较难以在玻璃衬底上大面积直接生长碳纳米管。传统的做法是采用首先生长碳纳米管，然后采用丝网印刷技术把碳纳米管印刷在玻璃衬底上来推广其应用。直接在玻璃衬底上印刷的碳纳米管容易从衬底上脱落，并且发射不均匀又不稳定。金属颗粒或者氧化物颗粒作为填充物，能够在一定程度上解决与衬底的附着力问题，但发射均匀性和稳定性的问题比较难以克服。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明提供了一种能够低成本生产氧化锌纳米线的制备方法。

一种氧化锌纳米线的制备方法，包括如下步骤：

在衬底上制备一层导电层；

将锌颗粒与有机载体混合，得到混合浆料；

将上述混合浆料通过丝网印刷技术印刷在所述衬底的导电层上，得到印有混合浆料层的样品；

将得到的样品在含氧氛围中进行烧结处理，冷却后得到所述氧化锌纳米线。

优选的，锌颗粒的粒径大小为500nm～300μm；所述锌颗粒与所述有机载体满足质量比为1∶6～9∶2。

优选的，有机载体为乙基纤维素、松油醇、二甘醇丁醚乙酸脂和乳酸乙酯中的一种或几种。

更优选的，有机载体为乙基纤维素、松油醇、二甘醇丁醚乙酸脂和乳酸乙酯四种形成的混合物。

优选的，所述导电层制备步骤中，还包括如下步骤：清洗、干燥所述衬底。

优选的，所述导电层制备完成后，还包括如下步骤：

将制备有导电层的衬底依次放入丙酮、乙醇、去离子水中分别超声10～20分钟的清洗处理；

清洗处理完成后，干燥带导电层的衬底。

优选的，所述导电层的制备采用丝网印刷或磁控溅射镀膜技术；所述导电层厚度为20nm～200μm。

优选的，衬底材质为玻璃、陶瓷、硅片或金属；导电层材质为金属或导电的金属氧化物。

优选的，混合浆料层厚度为4～500μm。

优选的，烧结处理温度为350～550℃，烧结处理保温时间为15分钟～24小时；烧结处理过程中，升温速率为3℃/min～18℃/min。

一种真空电子源阵列，采用了上述制备方法制得的氧化锌纳米线。

通过丝网印刷技术和加热通过丝网印刷技术印刷的锌颗粒的方法生产氧化锌纳米线，工艺简单，不需要特殊的镀膜设备，生产成本低。

【附图说明】

图1为一实施例的氧化锌纳米线制备方法的流程图；

图2为一实施例的场发射平板显示器件的二级结构的结构示意图，该二级结构采用图1所示方法制备的氧化锌纳米线。

【具体实施方式】

下面结合附图详细介绍上述氧化锌纳米线的制备方法。

如图1所示的一种氧化锌纳米线的制备方法，步骤如下：