[发明专利]高场发射电流密度碳纳米管阵列冷阴极及其制备方法

摘要

本发明公布了一种高场发射电流密度碳纳米管阵列冷阴极及其制备方法，即利用微纳操纵转移工艺，将碳纳米管阵列转移并固定在金属支撑体上，实现碳纳米管阵列与金属支撑体的高强度粘接，制备出具有高场发射电流密度及良好电流‑时间稳定性的碳纳米管阵列冷阴极。器件制备工艺及所需设备简单，可控性良好。构建过程包括：利用化学气相沉积方法制备多壁碳纳米管阵列；利用微纳操纵和胶黏剂转移并固定碳纳米管阵列至金属支撑体，得到拥有高电流密度及良好电流‑时间稳定性的碳纳米管阵列冷阴极。本发明通过提高碳纳米管阵列与基体的结合强度，实现高电流密度及良好电流‑时间稳定性的碳纳米管阵列场发射冷阴极制备，拓展了一维纳米材料的应用领域。

主权项

1.高场发射电流密度碳纳米管阵列冷阴极制备方法，其特征在于，利用碳纳米管阵列的场发射特性，实现室温、低电场强度作用下高密度电流的场电子发射，包括：模块化垂直取向多壁碳纳米管阵列的制备；利用微纳操纵转移和胶黏剂将垂直取向多壁碳纳米管阵列粘接在微纳结构金属针尖顶端的转移粘接技术；高场发射电流密度及良好场发射电流-时间稳定性的基于碳纳米管阵列的场发射冷阴极；/n所述利用微纳操纵转移和胶黏剂将垂直取向多壁碳纳米管阵列粘接在微纳结构金属针尖顶端转移粘接的方法包括：/n1.1微纳结构金属支撑体的制备：以0.5-2.0mm直径的金属丝为原材料，清洗金属丝表面以去除表面的金属氧化物和有机污染物，保证金属丝表面的洁净，通过电化学腐蚀处理，在金属丝一端形成顶端尺寸为0.5-200μm直径的微纳结构，构成具有微纳结构的碳纳米管阵列场发射冷阴极金属支撑体；或以0.5-2.0mm直径的金属丝为基座，清洗金属丝表面以去除表面的金属氧化物和有机污染物，保证金属丝的洁净表面，然后通过焊接或粘接处理将直径为0.5-200μm金属细丝连接在金属基座上，构成具有微纳结构的碳纳米管阵列场发射冷阴极金属支撑体；/n1.2微纳结构金属支撑体针尖表面胶粘剂涂覆：将金属支撑体针尖固定在旋转速度可调的旋转支架上，控制金属支撑体针尖的旋转速度为每分钟10～1000转，然后在显微操纵平台的观察下将金属支撑体针尖缓慢浸入胶粘剂液体中15-300s，针尖浸入长度控制在1-200μm，实现微纳结构金属支撑体针尖表面胶粘剂的均匀涂覆，胶粘剂的涂覆厚度控制在0.2-30μm；/n1.3垂直取向碳纳米管阵列的转移粘接：在显微操纵平台上将均匀涂覆胶黏剂的微纳结构金属支撑体针尖缓慢移向硅片和石英玻璃基体表面模块化生长的垂直取向碳纳米管阵列，使阵列碳纳米管插入金属支撑体针尖表面的液体胶黏剂，插入深度为0.2-30μm，然后利用电加热或光辐照进行胶黏剂的固化，待胶黏剂固化后缓慢反向移动金属支撑体针尖，使碳纳米管阵列脱离硅片和石英玻璃基体，实现模块单元的取向碳纳米管阵列的转移粘接。/n