[发明专利]一种船槽式图案结构生长的碳纳米管生长方法及其发射体

摘要

一种船槽式图案结构生长的碳纳米管生长方法，包括催化剂沉积与生长条件的控制、新型衍模板图案结构与其厚度的选择；通过热气相化学沉积和等离子增强气相化学沉积法生长碳纳米管发射体。这可以获得阵列垂直与无序纵横生长的碳纳米管，阵列垂直生长的纳米管高度为15--20微米、宽度为4--6微米；无序生长处于图案内部，被阵列垂直型纳米管所包围，其厚度与数层或数十层纳米管直径相当。这种复合生长结构既拥有阵列型的均匀性又存在许多无序碳纳米管尖端，进而有效提高碳纳米管的发射体的场发射电流。

主权项

一种船槽式图案结构生长的碳纳米管生长方法，其特征在于：具体步骤如下：（1）提供一种基底；（2）提供一种0.05～0.1mm厚、通过激光或电子束技术制备的带有船槽式图案结构的不锈钢图案模版；（3）将步骤（2）中所述图案模版固定在步骤（1）中所述基底表面，并通过磁控溅射分别先后溅射一层9～15nm厚的缓冲层和1.5～2nm的催化剂层，溅射时间分别90～150s和18±2s；（4）将步骤（3）中溅射完成的样品放入一只石英管内作为一个整体置入管式炉中，将管式炉中的气压抽至5.0Pa以下；（5）向步骤（4）中所述的管式炉中通入流速比率为3:10～5:8的氢气和氩气作为加热保护气体，并控制管内的压强为1.8E3±0.5E3Pa；（6）开启加热电源对步骤（5）中所述的管式炉进行升温处理，控制温度的范围在600℃至800℃后，关闭氩气，通入氢气并维持5～15min，并控制气压为2.8E3±0.2E3Pa；（7）向步骤（6）中所述的管式炉通入碳源气体、氢气和氩气，并控制气压为1.5E4±0.2E3Pa，进行碳纳米管的生长过程，生长时间维持在15～30min；（8）步骤（7）中所述碳纳米管生长结束后，停加热系统，待冷至室温时，取出初始样品，获得CVD法生长的碳纳米管初始样品。