一种场发射类金刚石-二氧化钛纳米管复合薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种场发射类金刚石‑二氧化钛纳米管复合薄膜的制备方法。制备方法包括：在预处理后的抛光钛基片上采用阳极氧化方法制备二氧化钛纳米管薄膜，电解液采用乙二醇‑氟化铵体系；然后将制备有二氧化钛纳米管薄膜的钛基片固定在真空室样品台上，以高纯甲烷作为反应气体，氩气作为工作气体，高纯石墨为溅射靶材，采用射频磁控溅射技术在二氧化钛纳米管薄膜表面沉积类金刚石薄膜，制得类金刚石‑二氧化钛纳米管复合薄膜。该方法利用类金刚石薄膜低电子亲和势的优势和纳米管自身特殊的尖端效应，使得制备的类金刚石‑二氧化钛纳米管复合薄膜表面具有较低的电子发射势垒和良好的场发射性能，作为冷阴极材料应用于场发射显示器和真空微电子器件领域。

【技术实现步骤摘要】
一种场发射类金刚石-二氧化钛纳米管复合薄膜的制备方法
本专利技术涉及一种场发射类金刚石-二氧化钛纳米管复合薄膜的制备方法，属于功能薄膜材料

技术介绍
类金刚石薄膜作为一种具有高硬度、低摩擦系数、低电子亲和势、良好的化学和热稳定性的功能材料，在冷阴极材料方面拥有广阔的应用前景。但是由于类金刚石自身具有载流子浓度低禁带宽度大的缺点，以及表面无特殊尖端形貌使其场发射性能受到限制，制约了它在冷阴极材料方面的应用。综合国内外研究分析，为了提高场发射性能，常通过特殊方法在类金刚石薄膜表面制备特殊微观形貌来解决场发射性能有限的问题。研究表明，通过使用合适的具有特殊微观形貌的模板负载类金刚石可以在一定程度上调控类金刚石薄膜的表面形貌，进而影响类金刚石薄膜的表面特性，使得表面局部具有场增强效应，提高类金刚石薄膜的场发射性能。对于二氧化钛纳米管薄膜而言，取向高度一致的微观管状形貌是负载类金刚石薄膜的理想模板，可以有效提高类金刚石薄膜表面的场增强效应，同时利用阳极氧化技术制备二氧化钛纳米管薄膜，具有形貌调控方便（阳极电压、氧化时间）、制备方法简单、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种场发射类金刚石-二氧化钛纳米管复合薄膜的制备方法，其特征在于包括下列步骤：在预处理后的抛光钛基片上采用阳极氧化方法制备二氧化钛纳米管薄膜，电解液采用乙二醇-氟化铵体系；然后将制备有二氧化钛纳米管薄膜的钛基片固定在真空室样品台上，以高纯甲烷作为反应气体，氩气作为工作气体，高纯石墨为溅射靶材，采用射频磁控溅射技术在二氧化钛纳米管薄膜表面溅射沉积类金刚石薄膜，进而得到电子发射势垒较低和场增强因子较高的类金刚石-二氧化钛纳米管复合薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种场发射类金刚石-二氧化钛纳米管复合薄膜的制备方法，其特征在于包括下列步骤：在预处理后的抛光钛基片上采用阳极氧化方法制备二氧化钛纳米管薄膜，电解液采用乙二醇-氟化铵体系；然后将制备有二氧化钛纳米管薄膜的钛基片固定在真空室样品台上，以高纯甲烷作为反应气体，氩气作为工作气体，高纯石墨为溅射靶材，采用射频磁控溅射技术在二氧化钛纳米管薄膜表面溅射沉积类金刚石薄膜，进而得到电子发射势垒较低和场增强因子较高的类金刚石-二氧化钛纳米管复合薄膜。


2.根据权利要求1所述的场发射类金刚石-二氧化钛纳米管复合薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）基片预处理：将纯度为99.99%的抛光钛基片依次放入丙酮溶液、乙醇溶液和去离子水中分别进行超声清洗10min，除去表面的油脂及其它污染物，然后将基片置于烘箱干燥待用；
（2）将处理过的钛基片固定在不锈钢工作电极上，与金属铂对电极平行固定在阳极氧化装置之上，两电极之间距离为1~5cm；同时，将钛基片和铂电极片完全浸没在乙二醇-氟化铵电解液中，并分别与直流电源的正极和负极相连，设置直流电压和阳极氧化时间，在钛基片上制备二氧化钛纳米管薄膜；
（3）将制备有二氧化钛纳米管薄膜的钛基片从电解液中取出，用流动的去离子水清洗样品5min，去除样品表面残留的电解液，随后使用热吹风将钛基片表面吹干后固定在射频磁控溅射镀膜设备的真空室样品台上；
（4）将高纯石墨靶安装在射频溅射源阴极上，使用抽真空装置对真空室抽真空，使真空度达到2×10−4~4×10−4Pa；通过进气口通入氩气到真空室，调节氩气流量计进气流量，使真空室气压稳定在3×10−2~8×10−2Pa；旋转样品台，采用考夫曼离子源对钛基片表面进行溅...

【专利技术属性】
技术研发人员：周兵，刘竹波，于盛旺，吴艳霞，马永，申艳艳，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14