一种场发射阴极，包括：微通道板，该微通道板绝缘且具有多个开孔，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；阴极电极，该阴极电极设置于所述微通道板的第一表面；以及阴极发射体，该阴极发射体对应多个所述开孔设置且与所述阴极电极电连接；其特征在于，每个所述开孔内设置有多个所述阴极发射体，该多个阴极发射体相互连接并固定于所述开孔内壁，该多个阴极发射体包括多个碳纳米管，至少部分碳纳米管的一端悬空设置作为场发射端。
【技术实现步骤摘要】
场发射阴极及场发射装置
本专利技术涉及一种场发射阴极及场发射装置，特别涉及一种基于碳纳米管的场发射阴极及场发射装置。
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以及采用该场发射阴极的场发射装置。一种场发射阴极，包括：微通道板，该微通道板绝缘且具有多个开孔，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；阴极电极，该阴极电极设置于所述微通道板的第一表面；以及阴极发射体，该阴极发射体对应多个所述开孔设置且与所述阴极电极电连接；其特征在于，每个所述开孔内设置有多个所述阴极发射体，该多个阴极发射体相互连接并固定于所述开孔内壁，该多个阴极发射体包括多个碳纳米管，至少部分碳纳米管的一端悬空设置作为场发射端。一种场发射阴极，包括：第一微通道板，该第一微通道板绝缘且具有多个第一开孔，且该第一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；第二微通道板，该第二微通道板设置于该第一微通道板的第二表面且具有多个与所述多个第一开孔一一对应的第二开孔，所述第二开孔内壁设置一二次电子发射层；阴极电极，该阴极电极设置于所述第一微通道板的第一表面；以及阴极发射体，该阴极发射体对应多个所述第一开孔设置且与所述阴极电极电连接；其特征在于，每个所述第一开孔内设置有多个所述阴极发射体，该多个阴极发射体相互连接并固定于所述第一开孔内壁与所述微通道板电连接，该多个阴极发射体包括多个碳纳米管，至少部分碳纳米管的一端悬空设置作为场发射端。一种场发射阴极，包括：微通道板，该微通道板绝缘且具有多个开孔，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；阴极电极，所述阴极电极设置于所述微通道板的第一表面，该阴极电极包括多个阴极电极板，该多个阴极电极板相互间隔设置，且每个阴极电极板对应多个开孔；以及阴极发射体，该阴极发射体对应多个所述开孔设置且与所述阴极电极电连接；其特征在于，每个所述开孔内设置有多个所述阴极发射体，该多个阴极发射体相互连接并固定于所述开孔内壁，该多个阴极发射体包括多个碳纳米管，至少部分碳纳米管的一端悬空设置作为场发射端。一种场发射装置，其包括：一阳极基板，一阴极基板，一阳极结构及一场发射阴极，其特征在于，所述场发射阴极为以上所述的场发射阴极。与现有技术相比，本专利技术提供的场发射阴极具有以下优点：一、微通道板为导电材料时，可直接作为阴极电极，无需额外的阴极电极层；二、通过微通道板可实现阴极发射体的均匀分布；三、通过碳纳米管浆料的固化使得部分碳纳米管牢固固定于开孔内壁；四，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。主要元件符号说明场发射装置10场发射阴极100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000阳极基板102阴极基板104阳极结构106阳极电极107荧光粉层108微通道板110开孔1102第一表面1104第二表面1106二次电子发射层1108导电层1109电子引出极1110阴极发射体120碳纳米管1202导电颗粒1204碳纳米管浆料122阴极导电体130第二微通道板140第二微通道板开孔1402容器150支撑体160第一空间170第二空间180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110本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种场发射阴极，包括：微通道板，该微通道板绝缘且具有多个开孔，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；阴极电极，该阴极电极设置于所述微通道板的第一表面；以及阴极发射体，该阴极发射体对应多个所述开孔设置且与所述阴极电极电连接；其特征在于，每个所述开孔内设置有多个所述阴极发射体，该多个阴极发射体相互连接并固定于所述开孔内壁，该多个阴极发射体包括多个碳纳米管，至少部分碳纳米管的一端悬空设置作为场发射端。
【技术特征摘要】
1.一种场发射阴极，包括：微通道板，该微通道板绝缘且具有多个开孔，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；阴极电极，该阴极电极设置于所述微通道板的第一表面；以及阴极发射体，该阴极发射体对应多个所述开孔设置且与所述阴极电极电连接；其特征在于，每个所述开孔内设置有多个所述阴极发射体，该多个阴极发射体相互连接并固定于所述开孔内壁，该多个阴极发射体包括多个碳纳米管，至少部分碳纳米管的一端悬空设置作为场发射端。2.如权利要求1所述的场发射阴极，其特征在于，所述微通道板的材料为硅、氮化镓、砷化镓、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、或者石英。3.如权利要求1所述的场发射阴极，其特征在于，所述多个碳纳米管通过范德华力相互连接并且通过范德华力固定于所述开孔内壁。4.如权利要求1所述的场发射阴极，其特征在于，所述多个阴极发射体还包括多个导电颗粒、无机粘结材料或者两者的混合物。5.如权利要求4所述的场发射阴极，其特征在于，所述多个阴极发射体还包括多个导电颗粒，且该多个导电颗粒为部分或者全部熔融后凝结，使碳纳米管之间通过多个导电颗粒电连接，并将碳纳米管固定于所述开孔内壁。6.如权利要求4所述的场发射阴极，其特征在于，所述多个阴极发射体还包括无机粘结材料，且该无机粘结材料将碳纳米管固定于所述开孔内壁。7.如权利要求1所述的场发射阴极，其特征在于，所述微通道板的开孔内壁设置有一二次电子发射层，所述二次电子发射层为氧化镁、氧化铍、氧化钡、氧化钙或者氧化铯。8.如权利要求1所述的场发射阴极，其特征在于，所述微通道板的开孔延伸方向与所述第一表面、第二表面的夹角为α，其中α为30°<α≦90°。9.如权利要求1所述的场发射阴极，其特征在于，所述微通道板的多个开孔的延伸方向相同。10.如权利要求1所述的场发射阴极，其特征在于，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。11.如权利要求1所述的场发射阴极，其特征在于，所述微通道板的厚度大于等于...
【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
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。