[发明专利]一种场发射阴极的处理方法

说明书

技术领域

本发明属于FED领域，特别涉及一种对丝网印刷的多壁碳纳米管(MWCNTs)薄膜表面进行改性的方法。

背景技术

FED显示器件面临的主要困难除了真空封装等问题外，均来自于阴极制作工艺。控制场发射的均匀性和稳定性、降低驱动电路成本等难点都直接受FED阴极材料和结构的制约。Spindt型器件要求在一个像素点大小范围内制作成百上千的“尖锥加圆孔”阴极阵列。这使光刻工艺和薄膜制备十分复杂，制作成本也非常昂贵。阴极制作工艺的难题也造成了尖锥阵列形状的均匀性较差，器件整体稳定性不理想，导致Spindt型FED的进一步发展非常困难。

CNTs薄膜阴极虽然拥有比金属、硅尖阵列、类金刚石薄膜更为优秀的场发射特性，但是目前发展的阴极加工方法和工艺，却都存在着一定缺陷，发射均匀性、场屏蔽效应等问题没有得到很好解决。难以真正开发和生产出大规模实用CNTs-FED器件。CNTs场发射阴极制备工艺主要有直接生长和移植两种方法。直接生长法制备定向碳纳米管薄膜场发射性能相当出色，但是工艺复杂，成本较高，不易产业化。在移植方法中，丝网印刷或涂敷法制备无序CNTs薄膜，工艺简单且成本较低，适合制作大面积FED显示器阴极和大规模工业应用。但是制作的CNTs相互缠结，表面被制浆材料包围，尖端不突出，烧结后残留的有机物仍严重影响CNTs薄膜的场发射性能。为解决这些问题，人们尝试过等离子体轰击、离子束照射、胶带粘贴]、机械摩擦和软胶辊碾压等方法对丝网印刷的FED阴极进行处理，但由于薄膜受到损害，或者不易精确控制处理过程和效果等问题，导致场发射性能的改善也受到一定限制。

丝网印刷法(或涂敷法)制备碳管薄膜FED阴极的方法具有良好的实际应用前景，但场发射性能却差强人意(主要表现在开启电压、发射电流和发射稳定性等方面)。

发明内容

本发明提供一种对丝网印刷的多壁碳纳米管(MWCNTs)薄膜表面进行改性的方法，包括：

化学气相沉积法制备MWCNT;

取纯化后的MWCNT粉末在无水乙醇中用超声波分散，室温下自然晾干并充分研磨，再与有机载体混合搅拌1~2小时后作为阴极浆料；

在玻璃基板上印制一层60mm×25mm面积的银浆薄膜电极；

烧结处理后，用制作好的碳管浆料以200目丝网在基片中央印制碳管薄膜；

将所有样品共同放在管式炉中，在Ar环境下进行烧结处理后；

采用准分子激光系统，在空气中进行5分钟激光烧蚀处理。

本发明采用准分子激光烧蚀方法对丝网印刷的多壁碳纳米管(MWCNTs)薄膜表面进行处理，并实验测量了其场发射特性，结合拉曼光谱、SEM图像分析，发现一定能量密度的激光烧蚀使MWCNT薄膜表面粘附的有机物剥落并蒸发，粘结在一起的MWCNT相互分散，开启场强降低，发射电流增大。

附图说明

图1是用扫描电子显微镜观测样品表面形貌的照片。

图2不同能量激光烧蚀后MWCNT场发射I-V特性。

具体实施方式

(l)MWCNTs薄膜制备

本发明所用的MWCNTs由化学气相沉积(CVD)法制备。直径在20~40nm，长度5μm左右。取纯化后的MWCNT粉末在无水乙醇中用超声波分散，室温下自然晾干并充分研磨，再与有机载体混合搅拌1~2h后作为阴极浆料。在玻璃基板上印制一层60mm×25mm面积的银浆薄膜电极。烧结处理后，用制作好的碳管浆料以200目丝网在基片中央印制碳管薄膜。将所有样品共同放在管式炉中，在Ar环境下进行烧结处理后待用。

(2)激光烧蚀处理

本实验采用Lambda Physik comPex102型KrF准分子激光系统。该激光器输出波长248nm，脉冲宽度30ns。该激光器输出光斑较大，不必聚焦或扩束，调节载物升降台位置，即可使激光能够照射到样品上。将激光能量设置为设定的烧蚀能量(分别为60mJ、110mJ、150mJ、165mJ)，脉冲重复频率设为5Hz。待激光输出稳定后，利用升降台依次将4个样品置于光斑位置，在空气中进行5min激光烧蚀处理。