A growth ship trough pattern structure of carbon nanotube growth method, control, including the catalyst deposition and the growth conditions of the new diffraction pattern structure and thickness of the template selection; heat through chemical vapor deposition and plasma enhanced chemical vapor deposition growth of carbon nanotube emitters. It can obtain the array of vertical and disorderly aspect growth of carbon nanotube array, the vertical growth of the nanotubes height is 15--20 micron, the width is 4--6 microns; in the disordered growth pattern, surrounded by an array of vertical type nanotubes, the thickness and the number of layers or dozens of layers of nanotubes with equivalent diameter. The composite structure has both the uniformity of array type and many disordered carbon nanotube tip, which can effectively improve the field emission current of the emitter of carbon nanotube.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种显著提高场发射性能的碳纳米管生长方法。本专利技术适用于对发射电流要求较高的场发射器件,例如,X射线源、微波放大器和场发射扫描电子显微镜等内部的电子源。
技术介绍
碳纳米管是目前场发射研究的主要材料之一,具有非常光明的前景,国内外许多研究机构均积极努力,以实现碳纳米管在场发射领域的实际应用和产业化。在现有的碳纳米管及相关研究领域中,为提高场发射性能,不断探索新的结构、材料和工艺方法等。然而,对于目前众多的发射材料和其器件结构,它们的结构和工作机理仍待进一步的探索,进而对器件的潜在性能实现充分发掘和应用,这依然是科研人员目前甚至数十年后的重大的研究课题。目前,大电流密度场发射器件(如冷阴极X射线管和微波放大器等)的制备中,对碳纳米管发射阴极阵列的分布均匀性和取向性要求较高,而定向碳纳米管阵列阴极因取向性好、场发射性能优越具有很大的应用潜力。现在,制备获得大电流的方法主要是电泳沉积、丝网印刷和CVD沉积法等。理论上,阵列分布均匀和取向性高的碳纳米管,应获得较大的发射电流,然而,研究至今,没有使其得到广泛的实际应用,说明完美的阵列生长仍存在许多不足,为获得大电流的场发射性能还需进一步的讨论研究和技术改进;通过已有的研究发现碳纳米管的发射电子能力与阵列结构、种类、形貌等因素关系紧密,为获得更明确的影响关系仍需进一步探索其结构和生长技术等。近来,研究定向碳纳米管阵列的场发射性能存在如下问题:(1)虽然文献已 ...
【技术保护点】
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 ...
【技术特征摘要】
1.一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。
2.根据权利要求1所述的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:
步骤(3)中所述的缓冲层薄膜材料为三氧化二铝、二氧化硅或者氮化硅。
3.根据权利要求1或2所述的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:步骤(3)中所述的缓冲层薄膜材料为三氧化二铝。<...
【专利技术属性】
技术研发人员:屈虎,刘春毅,张研,
申请(专利权)人:南京康众光电科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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