一种纳米棒阵列材料制造技术

一种纳米棒阵列材料，其特征在于：所述材料组成成份为ＡｌＮ，所述材料宏观上形成一种纳米棒阵列。本发明专利技术的优点是：此场发射材料具有低的开启电压、特别是具有高的发射电流稳定性等一系列优异的场发射性能。此材料制备方法简易、成本低，在平板显示器和阴极场发射器件等领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米棒阵列材料
：本专利技术涉及材料科学，特别提供了一种纳米棒阵列材料。
技术介绍
：自1991年饭岛博士(Iijima)用电弧蒸发法发现碳纳米管以来，科技界掀起了研究准一维纳米材料(包括纳米管、纳米线等)的热潮。由于纳米线具有近于完美的晶体材料，因此，研究纳米线对推动纳米材料的研究与开发，对凝聚态理论的发展有着重要的意义。氮化铝由于具有和硅匹配的热膨胀系数，高的热导率，高的热、化学稳定性，在整个可见光和红外频带都具有很高的光学透射率；同时，它还具有抗腐蚀性好、密度低、力学性能优良、介电性能好等特点，其已被广泛用于制作电子基板、电子封装材料、复合材料，它还是优异的多功能宽禁带半导体薄膜等材料，在电子和光电子器件等领域有着十分广阔的应用前景。制备出一维和准一维AlN纳米材料也必将非常有助于研究和发展纳米电子和光电子器件。一维和准一维纳米AlN材料具有传统大块材料所不具备的一些奇特性能，其制备和应用近来引起人们的普遍关注。前人研究表明：因氮化铝具有非常低的电子亲合势，故可望是一种优异的场发射材料；同时，由于AlN纳米棒材硬度较高，其还可望被用作纳米探针。目前AlN准一维纳米材料制备手段主要有化学气相沉积法、电弧放电法和激光烧蚀等方法，但尚未制备出单晶AlN垂直定向排列的纳米棒阵列。
技术实现思路
：-->本专利技术的目的是提供一种AlN纳米棒阵列的场发射材料。本专利技术一种纳米棒阵列材料，其特征在于：所述材料组成成份为AlN，所述材料宏观上形成一种纳米棒阵列。本专利技术纳米棒阵列材料，其特征在于：所述材料中单个纳米棒为单晶AlN纳米棒，AlN纳米棒的分布密度为每平方厘米105～1010根。本专利技术纳米棒阵列材料，其特征在于：所述材料中单个AlN蘑菇状纳米棒由头部和支持头部的杆状支座构成；所述材料中单个单晶AlN蘑菇状纳米棒的具体结构尺寸是：蘑菇头直径为100-400纳米，杆直径为50-200纳米，棒总长度为1-10微米；所述材料组成的纳米棒阵列为垂直定向均匀排列。本专利技术纳米棒阵列材料，其特征在于：所述材料中单个AlN纳米棒为单晶纳米棒，AlN纳米棒的分布密度为每平方厘米107～108根。本专利技术纳米棒阵列材料，其特征在于：所述材料采用等离子电弧法制备，在制备过程中通过提拉电弧按照一定规律改变阳极与阴极之间的距离。本专利技术纳米棒阵列材料，其特征在于：用电弧氮等离子金属反应法制备出氮化铝纳米棒阵列，条件是在真空下通入氮气，气压为100-700乇，以钨电极为阴极，金属铝为阳极，电流为50～200安培，移动电弧反应时间为30～100分钟。本专利技术纳米棒阵列材料，其特征在于：用电弧氮等离子金属反应法制备出氮化铝纳米棒阵列，条件是在真空下通入氮气，气压为400乇，以钨电极为阴极，金属铝为阳极，电流为150安培，移动电弧反应时间为45分钟。-->本专利技术纳米棒阵列材料，其用作场发射材料、纳米探针。因为AlN具有优良的半导体属性和抗氧化耐高温的高结构稳定性，我们将纳米棒阵列的发射电流群体收集效应(发射电流密度高)与单晶AlN纳米棒作为场发射材料所具有的开启电压低、发射电流波动小等优良特性结合起来，制作本专利技术所述纳米棒阵列材料。本专利技术所述材料制备方法简易、成本低，在平板显示器和阴极场发射器件等领域具有良好的应用前景。本专利技术提供了一种纳米棒阵列材料，尤其是单晶AlN纳米棒阵列材料，其具有如下优点：1、单根纳米棒微观形状形状线性度好；2、单根纳米棒强度高；3、相对于现有的场发射材料而言：开启电压低、发射电流密度高、发射电流波动小。附图说明：图1AlN纳米棒阵列材料扫描电镜照片；图2AlN纳米棒阵列材料场发射电流稳定曲线具体实施方式：实施例1首先用电弧氮等离子金属反应法制备氮化铝纳米棒阵列，条件是在真空下通入N2，氮气压在500乇，以钨电极为阴极，金属铝为阳极，电流为130安培，移动电弧反应时间为45分钟。然后测试氮化铝纳米棒阵列在60分钟的场发射电流稳定性为小于1.6％。实施例2-->首先用电弧氮等离子金属反应法制备氮化铝纳米棒阵列，条件是在真空下通入N2，氮气压在600乇，以钨电极为阴极，金属铝为阳极，电流为150安培，移动电弧反应时间为80分钟。然后测试氮化铝纳米棒阵列在70分钟的场发射电流稳定性为小于1.7％。实施例3首先用电弧氮等离子金属反应法制备氮化铝纳米棒阵列，条件是在真空下通入N2，氮气压在400乇，以钨电极为阴极，金属铝为阳极，电流为170安培，移动电弧反应时间为60分钟。然后测试氮化铝纳米棒阵列在75分钟的场发射电流稳定性为小于1.8％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米棒阵列材料，其特征在于：所述材料组成成份为ＡｌＮ，所述材料宏观上形成一种纳米棒阵列。

【技术特征摘要】
1、一种纳米棒阵列材料，其特征在于：所述材料组成成份为AlN，所述材料宏观上形成一种纳米棒阵列。2、按照权利要求1所述纳米棒阵列材料，其特征在于：所述材料中单个纳米棒为单晶AlN纳米棒，AlN纳米棒的分布密度为每平方厘米105～1010根。3、按照权利要求1所述纳米棒阵列材料，其特征在于：所述材料中单个AlN蘑菇状纳米棒由头部和支持头部的杆状支座构成；所述材料中单个单晶AlN蘑菇状纳米棒的具体结构尺寸是：蘑菇头直径为100-400纳米，杆直径为50-200纳米，棒总长度为1-10微米；所述材料组成的纳米棒阵列为垂直定向均匀排列。4、按照权利要求2所述纳米棒阵列材料，其特征在于：所述材料中单个AlN纳米棒为单晶纳米棒，AlN纳米棒的分布密度为每平方厘米107～108根。5、按照权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛洪涛，唐永炳，成会明，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]