[发明专利]一种适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴加工工艺

权利要求书

1.一种适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构，主体是由喷嘴微管道组成的发射体阵列，其特征在于，在所述微管道的内壁上均匀沉积有一维纳米材料，所述发射体阵列的外表面上也沉积有一维纳米材料；

所述喷嘴微管道包括喷嘴发射体尖端和推进剂输运的微管道，该喷嘴发射体尖端即推进剂出射口；该出射口的外表面区域沉积的一维纳米材料形成众多微型发射体；所述喷嘴微管道的内管壁呈分段式两两连通，管口的等效直径达亚微米级别。

2.如权利要求1所述适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构，其特征在于，所述一维纳米材料为纳米管、纳米线及纳米棒中的至少一种。

3.如权利要求2所述适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构，其特征在于，所述纳米管为碳纳米管或金属碳化物纳米管，所述纳米线为金属纳米线、金属氧化物纳米线或金属氮化物纳米线；所述纳米棒为金属纳米棒、金属氧化物纳米棒或金属氮化物纳米棒。

4.如权利要求1所述适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构，其特征在于，所述喷嘴微管道是基于SOI硅片制作而成。

5.如权利要求1－4任意一项所述适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构加工方法，其特征在于，该方法是先通过光刻工艺对SOI硅片的顶层和背面分别进行多次阵列图形制作和刻蚀处理，得到喷嘴微管道的发射体阵列式结构；该喷嘴微管道的内管壁因多次刻蚀呈分段式两两连通；

接着，对所述发射体阵列式结构的外表面和所述微管道的内管壁包覆生长缓冲层、催化层或籽晶层；然后再在所述缓冲层、催化层或籽晶层上生长得到一维纳米材料，从而得到适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构。

6.如权利要求5所述适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构加工方法，其特征在于，生长所述缓冲层、催化层或籽晶层，具体是利用原子层沉积或水溶液法生长；

当所述一维纳米材料为碳纳米管时，具体是利用原子层沉积或水溶液法生长所述催化层；在利用原子层沉积生长所述催化层前，还需先利用原子层沉积生长缓冲层；

当所述一维纳米材料为氧化锌、氧化锰、氧化钒、氧化钨、氧化钛、氮化钛或碳化钛的纳米线，或者为氧化锌、氧化锰、氧化钒、氧化钨、氧化钛、氮化钛或碳化钛的纳米棒时，具体是利用原子层沉积或水溶液法生长ZnO或TiO₂的籽晶层。

7.如权利要求5所述适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构加工方法，其特征在于，所述一维纳米材料的生长具体是利用气相沉积法或水溶液法；

当所述一维纳米材料为碳纳米管时，具体是利用气相沉积法生长；所述气相沉积法为PECVD或TCVD；

当所述一维纳米材料为氧化锌、氧化锰、氧化钒、氧化钨、氧化钛、氮化钛或碳化钛的纳米线，或者为氧化锌、氧化锰、氧化钒、氧化钨、氧化钛、氮化钛或碳化钛的纳米棒时，具体是利用水溶液法、电化学沉积或化学气相沉积方法。

8.如权利要求5所述适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构加工方法，其特征在于，在进行所述光刻工艺前，所述SOI硅片还经过在有机溶液中的超声波清洗与氧清洗。