场发射阴极的制备方法技术

一种场发射阴极的制备方法，该方法包括以下步骤：提供一微通道板，该微通道板具有多个开孔；提供一碳纳米管浆料，将所述碳纳米管浆料填充于所述微通道板的多个开孔内，部分碳纳米管浆料粘附于所述微通道板的开孔内壁；加热填充碳纳米管浆料的微通道板，使得所述碳纳米管浆料中的有机载体挥发，得到一场发射阴极。

【技术实现步骤摘要】
场发射阴极的制备方法
本专利技术涉及一种场发射阴极的制备方法，特别涉及一种基于碳纳米管的场发射阴极的制备方法。
技术介绍
场电子发射因为具有响应速度快、电流密度大、功耗小、单色性好、便于集成等优点一直以来都是科学和工业界关注的一个重点。碳纳米管是一种新型碳材料，具有优异的导电性能，且具有几乎接近理论极限的尖端表面积，所以碳纳米管具有很低的场发射电压，可传输很大的电流密度，并且电流稳定，因此非常适合做场发射材料。目前，利用丝网印刷、喷墨打印等方式制作的碳纳米管场发射阴极，通常将碳纳米管浆料或墨水直接印刷或打印在阴极电极表面。然而，当该场发射阴极处在一些恶劣真空条件下，或着工作空间出现高压打火的时候，场发射阴极表面的碳纳米管的发射尖端很容易被摧毁，场发射性能遭到极大破坏，这就造成碳纳米管阴极发射体不稳定，寿命也较短。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种耐环境冲击、发射稳定、长寿命的场发射阴极的制备方法。一种场发射阴极的制备方法，该方法包括以下步骤：提供一微通道板，该微通道板具有多个开孔；提供一碳纳米管浆料，将所述碳纳米管浆料填充于所述微通道板的多个开孔内，部分碳纳米管浆料粘附于所述微通道板的开孔内壁；加热填充碳纳米管浆料的微通道板，使得所述碳纳米管浆料中的有机载体挥发，得到一场发射阴极。与现有技术相比，本专利技术提供的场发射阴极的制备方法具有以下优点：一、微通道板为导电材料时，无需设置额外的阴极电极，制备方法简单；二、通过加热固化的方式使得碳纳米管牢固固定于微通道板的开孔内；三，场发射阴极能够处于微通道板第二表面的保护之下，从而避免离子轰击等事件导致的破坏。因此，该方法制备的场发射阴极具有发射稳定和寿命长的特点。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的场发射阴极的结构立体图。图2为本专利技术第一实施例提供的场发射阴极的结构剖面示意图。图3为本专利技术第二实施例提供的场发射阴极的结构示意图。图4为本专利技术第三实施例提供的场发射阴极的结构示意图。图5为本专利技术第四实施例提供的场发射阴极的结构示意图。图6为本专利技术第五实施例提供的场发射阴极的结构示意图。图7为本专利技术第六实施例提供的场发射阴极的结构示意图。图8为本专利技术第七实施例提供的场发射阴极的结构示意图。图9为本专利技术第八实施例提供的场发射阴极的结构示意图。图10为本专利技术第九实施例提供的场发射阴极的结构示意图。图11为本专利技术第十实施例提供的场发射阴极的结构示意图。图12为本专利技术提供的场发射阴极的制备方法示意图。图13为碳纳米管浆料填充微通道板采用的浸润法示意图。图14为碳纳米管浆料填充微通道板采用的压力注入法示意图。图15为本专利技术填充有碳纳米管浆料的微通道板经烘烤后的照片。图16为本专利技术填充有碳纳米管浆料的微通道板经烘烤后的局部放大照片。图17为本专利技术提供的场发射装置的结构示意图。图18为本专利技术提供的场发射装置测试时的阳极光斑。图19为本专利技术提供的场发射装置的场发射阴极的IV特性图。图20为本专利技术提供的场发射装置的发射阴极的FN曲线图。图21为本专利技术提供的场发射装置在不同真空度下的阳极光斑图。主要元件符号说明如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合具体实施例，对本专利技术提供的场发射阴极，场发射阴极的制备方法以及采用该场发射阴极的场发射装置作进一步详细说明。请一并参阅图1-11，本专利技术提供一种场发射阴极，该场发射阴极包括：一微通道板110和多个阴极发射体120。其中，所述微通道板110具有多个开孔1102，该微通道板具有一第一表面1104以及一与该第一表面1104相对的第二表面1106，每个所述开孔1102贯穿所述第一表面1104和第二表面1106。所述多个阴极发射体120填充于该微通道板110的开孔1102中，且与所述开孔1102的内壁接触并固定，该多个阴极发射体120相互连接。所述微通道板110的材料可以选择为导体、半导体及绝缘体。所述导体包括金属单质、合金或其他导电材料。所述半导体包括硅、氮化镓及砷化镓等中的一种或多种。所述绝缘体包括氧化硅、氮化硅、碳化硅、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、玻璃、陶瓷以及石英等中的一种或多种。可以理解，所述微通道板110为一具有自支撑作用的硬质基板，其不同于通过甩胶和光刻制备的绝缘层。当微通道板110为绝缘材料时，所述微通道板110的开孔1102内壁可以设置有导电层1109，以增加微通道板110的导电性能，或者使得所述阴极发射体120更好的与阴极电极130电连接。所述导电层1109的材料可以为金属、合金或ITO等。所述微通道板110的形状、尺寸以及厚度不限，可根据实际需要制备。优选地，所述微通道板110的形状为正方形或者矩形，厚度大于等于100微米。所述微通道板110形成有多个开孔1102，每个开孔1102从微通道板的第一表面1104延伸至第二表面1106。所述开孔1102的延伸方向可以与该微通道板110的第一表面1104和第二表面1106垂直，也可以倾斜一定角度。所述开孔1102的延伸方向与第一表面1104和第二表面1106的夹角α为30°<α≦90°。优选地，所述夹角α为45°≦α≦60°。所述开孔1102的直径可以为5微米至200微米，相邻两个开孔1102之间的距离可以为2微米至200微米。优选地，所述开孔1102的直径为10微米至40微米，相邻两个开孔1102之间的距离为2微米至10微米。所述开孔1102内壁可以设置一二次电子发射层1108，以便场电子发射时提供更多二次电子，使得电子发生倍增。所述二次电子发射层1108的材料可以为氧化镁、氧化铍、氧化钡、氧化钙或者氧化铯。所述微通道板110可以为双层或者多层结构，且相邻两层中的开孔1102呈一一对应关系，所述双层或者多层结构增加了所述开孔1102在延伸方向上的长度，提高了电子与内壁碰撞几率，使得场电子发射时产生更多二次电子，电子倍增率提高。所述多个阴极发射体120包括多个碳纳米管1202，多个碳纳米管1202之间通过范德华力相互连接。所述多个阴极发射体仅设置于所述微通道板的多个开孔内。所述多个阴极发射体120中，至少部分碳纳米管1202的一端悬空设置作为场发射端。所述阴极发射体120的碳纳米管场发射端位于所述微通道板110的开孔1102内，所述场发射端发射电子时，电子能够从所述微通道板的第二表面1106射出。可以理解，微通道板的第二表面也可以保护场发射阴极，从而避免离子轰击等造成的破坏。进一步，所述阴极发射体120还可以包括导电颗粒1204，所述导电颗粒1204包括金属颗粒以及氧化铟锡颗粒等中的一种或多种。所述金属颗粒可以为锡颗粒、铅颗粒、锌颗粒和镁颗粒等中的一种或多种。所述金属颗粒也可以为金颗粒、银颗粒、铜颗粒、铁颗粒等熔点较高的金属颗粒中的一种或多种，该金属颗粒的化学稳定性较高，在热处理过程中不易氧化，能保持较好的导电性能。进一步，所述阴极发射体120还可以包括无机粘结材料。所述无机粘结材料为低温玻璃粉通过熔融和冷却后形成。以下将分别介绍本专利技术提供的场发射阴极的几种具体实施例。实施例1请一并参阅图1及图2，本专利技术第一实施例提供一种场发射阴极100，图1为所述场发射阴极100的立体结构图，图2为图1中II-II处的剖面示意图。所述场发射阴极1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场发射阴极的制备方法，该方法包括以下步骤：提供一微通道板，该微通道板具有多个开孔，该微通道板具有一第一表面以及一与该第一表面相对的第二表面，每个所述开孔贯穿所述第一表面和第二表面；提供一碳纳米管浆料，该碳纳米管浆料至少包括碳纳米管和有机载体，将所述碳纳米管浆料填充于所述微通道板的多个开孔内，部分碳纳米管浆料粘附于所述微通道板的开孔内壁；加热填充碳纳米管浆料的微通道板，使得所述碳纳米管浆料中的有机载体挥发，得到一场发射阴极。

【技术特征摘要】
1.一种场发射阴极的制备方法，该方法包括以下步骤：提供一微通道板，该微通道板具有多个开孔，该微通道板具有一第一表面以及一与该第一表面相对的第二表面，每个所述开孔贯穿所述第一表面和第二表面，所述微通道板为一具有自支撑作用的硬质基板；提供一碳纳米管浆料，该碳纳米管浆料至少包括碳纳米管和有机载体，将所述碳纳米管浆料填充于所述微通道板的多个开孔内，部分碳纳米管浆料粘附于所述微通道板的开孔内壁；加热填充碳纳米管浆料的微通道板，使得所述碳纳米管浆料中的有机载体挥发，得到一场发射阴极。2.如权利要求1所述的场发射阴极的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管浆料中碳纳米管的质量百分比为2％-5％，有机载体的质量百分比为95％-98％。3.如权利要求1所述的场发射阴极的制备方法，其特征在于，进一步所述碳纳米管浆料还包括导电颗粒、玻璃粉或者两者的混合物。4.如权利要求1或3所述的场发射阴极的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管浆料中碳纳米管的质量百分比为2％-5％，导电颗粒的质量百分比为2％-4％，粘结剂的质量百分比为1％-3％，有机载体的质量百分比为88％-95％。5.如权利要求1所述的场发射阴极的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管浆料在剪切速率为10/秒时的粘度为10Pa·s～12Pa·s。6.如权利要求1所述的场发射阴极的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜秉初，柳鹏，周段亮，张春海，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11