[发明专利]场致发射电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种场致发射电极，包括基底以及形成在基底上的金属电极层，所述金属电极层上设置有呈阵列排布的多个铟柱，每一铟柱的顶面设置有多条纳米线。其制备方法包括步骤：S10、提供基底并基底上沉积形成金属电极层；S20、在金属电极层上制备形成具有孔洞阵列的光刻胶掩膜板；S30、在光刻胶掩膜板上沉积铟材料然后剥离光刻胶掩膜板，获得呈阵列排布的多个铟柱；S40、将制备形成铟柱后的基底置于反应炉中，在每一铟柱的顶面上生长形成多条纳米线。本发明中的场致发射电极具有优异的场发射性能，其制备工艺简单，纳米线的生长可以在低温低压的条件下进行，生长条件简单温和、易于控制，能够有效地提高产品的品质并降低生产成本。

技术领域

本发明属于场致发射器件技术领域，尤其涉及一种场致发射电极及其制备方法。

背景技术

纳米材料是指尺寸大致在1～300nm范围内的材料，在此尺度下很容易产生一系列效应如：表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，这些效应使得纳米材料具备了宏观物体所不具备的特殊性质，从而在各个领域大放光彩如：电化学、传感器、场致发射器件等领域。

场致发射器件被广泛地用作微波元件、传感器、平板显示装置等等的电子源，在真空或特定气氛中当在阴电极施加电场的时候，场致发射器件从阴电极发射电子。在场致发射器件中，通过使发射电子的电子发射材料的尖端变尖，在尖端附近形成强电场，这使电子能够在低外加电压下发射。纳米线是具有锋利尖端并且长径比(＝长度/直径)高的纳米尺寸的微细结构，其用作场致发射器件的发射源时，与常规场致发射源如钼端相比，这种纳米线结构能提高功函数并降低驱动电压，因此，已经有很多关于采用碳纳米管、碳纳米纤维等作为场致发射型电子发射元件的报告。

目前，场致发射器件的场致发射电极中的纳米线主要是通过化学汽相沉积工艺制备形成在支撑板上的图案电极层上，这种方法生长条件苛刻、可控生长技术不成熟、生长成本昂贵，不适于具有大面积的场致发射电极阵列的制备。

因此，在利用纳米线作为场致发射器件的发射源时，如何提升场致发射电极的场发射性能并降低其制备工艺难度，是业内一直在探索解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有优异的场发射性能的场致发射电极，并且其制备工艺简单且易于控制，适于具有大面积的场致发射电极阵列的制备。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种场致发射电极，其中，所述场致发射电极包括基底以及形成在所述基底上的金属电极层，所述金属电极层上设置有呈阵列排布的多个铟柱，每一所述铟柱的顶面设置有多条纳米线。

具体地，所述铟柱的顶面呈凸面状，所述多条纳米线以直立状态形成在所述铟柱的顶面上，所述多条纳米线形成为以所述铟柱的顶面为中心的发散状结构。

具体地，所述铟柱的高度为1～2μm，直径为1～2μm。

具体地，所述金属电极层的材料为钼、铬、镉或铁，所述金属电极层的厚度为250～300nm。

具体地，所述纳米线为硫化亚铜纳米线。

具体地，所述铟柱的顶面覆设有一铜薄膜层，所述多条纳米线连接在所述铜薄膜层上。

具体地，所述纳米线的直径为0.1～0.18μm，长度为1.5～3μm，其长径比为8.3～30。

本发明还提供了一种如上所述的场致发射电极的制备方法，其包括步骤：

S10、提供基底并所述基底上沉积金属材料形成金属电极层；

S20、在所述金属电极层上制备形成光刻胶掩膜板，所述光刻胶掩膜板中形成有与所要制备形成的阵列排布的多个铟柱相对应的孔洞；