[发明专利]碳纳米管微尖结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管结构及其制备方法，尤其涉及一种碳纳米管微尖结构及其制备方法。

背景技术

碳纳米管是一种新型碳材料，其具有优异的电学性能和极大的比表面积，可以应用于如场发射电子源、原子力显微镜探针、传感器、微机电系统(MEMS)等广泛领域。

然而，由于碳纳米管极其微小，在将碳纳米管用于微型器件时难以进行精确控制，即使可以通过在微观显微镜观察的方式操作，也难于一次大规模制备具有较好一致性的批量碳纳米管器件。因此，现有的对碳纳米管的在微电子领域应用仍停留在实验室阶段，难以实现产业化。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种性能好且易于大规模制备的新型碳纳米管微尖结构。

一种碳纳米管微尖结构，其包括：一绝缘基底，该绝缘基底具有一表面，该表面具有一边缘；一图案化碳纳米管膜结构，该图案化碳纳米管膜结构部分设置于该绝缘基底的所述表面，该图案化碳纳米管膜结构包括两个条形臂，该两个条形臂在端部相连以形成一尖端，该尖端突出该绝缘基底所述表面的边缘并悬空设置，该图案化碳纳米管膜结构包括多个基本平行于该绝缘基底所述表面的碳纳米管。

一种碳纳米管微尖结构阵列，其包括：一绝缘基底，该绝缘基底具有一表面，该表面具有一边缘；多个相互间隔的图案化碳纳米管膜结构，其中，每个图案化碳纳米管膜结构均部分设置于该绝缘基底的所述表面，该图案化碳纳米管膜结构包括两个条形臂，该两个条形臂在端部相连以形成一尖端，该尖端突出该绝缘基底所述表面的边缘并悬空设置，该图案化碳纳米管膜结构包括多个基本平行于该绝缘基底所述表面的碳纳米管。

相较于现有技术，所述该碳纳米管微尖结构具有悬空设置的尖端，该尖端处的碳纳米管与图案化碳纳米管膜结构的其它部分的碳纳米管通过范德华力连接，形成一整体的导电网络，因此该碳纳米管微尖结构具有较好的场发射电流，可以应用于场发射及热场发射领域，另外该悬空设置的微尖结构具有极薄的厚度和较小的尖端尺寸，还可以应用于原子力显微镜探针、传感器及微机电系统等广泛的领域。另外，该碳纳米管微尖结构的制备方法通过将从碳纳米管阵列拉膜与激光刻蚀相结合，能够大规模制备结构及性能均一的碳纳米管微尖结构，适用于工业化生产。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的碳纳米管微尖结构的俯视示意图。

图2为本发明实施例从碳纳米管阵列中拉取获得的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图3为本发明实施例多个沿不同方向层叠设置的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图4为本发明第一实施例的图案化碳纳米管膜结构突出绝缘基底部分的俯视示意图。

图5为本发明第一实施例的图案化碳纳米管膜结构突出绝缘基底部分的扫描电镜照片。

图6为本发明第一实施例的图案化碳纳米管膜结构尖端处的透射电镜照片。

图7为本发明第一实施例的图案化碳纳米管膜结构尖端处的碳纳米管的透射电镜照片。

图8为本发明第二实施例的图案化碳纳米管膜结构尖端处的扫描电镜照片。

图9为本发明第三实施例的提供的碳纳米管微尖结构阵列的俯视示意图。

图10为本发明第四实施例的提供的碳纳米管微尖结构的俯视示意图。

图11为本发明第五实施例的提供的碳纳米管微尖结构的俯视示意图。

图12为本发明实施例提供的碳纳米管微尖结构的制备方法的流程图。

图13为本发明实施例提供的碳纳米管微尖结构的制备方法的过程示意图。

图14为本发明实施例提供的碳纳米管微尖结构包含方法（1）的制备方法的过程示意图。

图15为本发明实施例提供的碳纳米管微尖结构包含方法（2）的制备方法的过程示意图。

图16为本发明实施例提供的碳纳米管微尖结构包含方法（3）的制备方法的过程示意图。

图17为本发明实施例具有辅助刻蚀槽体结构的绝缘基底的剖视示意图。

图18为本发明实施例一种图案化碳纳米管膜结构的尖端的扫描电镜照片。

图19为本发明实施例碳纳米管微尖结构阵列通过直流电在真空中点亮的光学照片。

图20为本发明实施例加热电压与碳纳米管微尖结构的尖端温度的测试曲线。

图21为本发明实施例加热功率与碳纳米管微尖结构的尖端温度的测试曲线。

图22为本发明实施例提供的场发射装置的俯视示意图。