含有铜氧化物或铜纳米导线的发射体尖头的低温成型方法技术

一种含有铜氧化物或铜纳米导线的发射体尖头的低温成型方法，其特征在于，包括以下步骤：制备具有暴露的铜表面的基片；使所述铜表面在１００℃或更低的低温条件下与一种氧化物溶液接触，以使所述基片的表面生成铜氧化物纳米导线。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含有铜氧化物纳米导线或铜纳米导线的发射体尖头的低温成型方法，以及装有用该方法制成的发射体尖头的显示设备或光源。
技术介绍
在场发射显示器(FED)、真空荧光显示器(VFD)、以及阴极射线管(CRT)等显示设备，或白光源及液晶显示器(LCD)的背光灯等光源中，都需要用到当对其施加预定强度的电场时会发射出电子的发射体尖头。近年来，碳纳米管常被用作新型的发射体尖头，因为碳纳米管的发射电压与传统发射体尖头相比要低几十倍，而其发射出的电流与传统发射体尖头相比要高几十至几百倍。然而，碳纳米管的制造通常需要进行高温处理，例如700℃或更高的温度。由于这个原因，使得碳纳米管不可能在玻璃基片上成型，而这种玻璃基片被广泛应用于各种显示设备或光源中作为基片，其形变温度为650℃或更低。例如，高强度玻璃的形变温度为650℃或更低，普通玻璃的形变温度为570℃或更低，钠钙玻璃的形变温度为550℃或更低。然而，如果不使用玻璃基片，碳纳米管的制造就极可能有技术及经济方面的问题。所以，发射体尖头的成型温度应低于玻璃基片的形变温度。现有技术中虽然有一些降低碳纳米管成型温度的方法，例如使用适当的气体和热处理方法、或用等离子加强型化学气相淀积法(PECVD)，但仍然很难在500℃温度时制成不含杂质的密集的碳纳米管。另外，为了便于发射电子，发射体尖头的端部应尽量尖，且其长度应为不超过发射源的适当长度。因此，需要一种能解决上述问题的新方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种，使发射体可在不高于其基片形变温度的低温条件下密集地成型。用本专利技术的方法所制成的发射体尖头具有利于电子发射的长度及形状。本专利技术还提供一种装有通过上述低温成型方法制成的发射体尖头的显示设备或光源。在本专利技术中，提供了一种，该方法中包括制备具有暴露的铜表面的基片的步骤。所述铜表面在100℃或更低的低温条件下与一种氧化物溶液接触，从而在基片的表面生成铜氧化物纳米导线。另外，还可用还原气体施加到所述铜氧化物纳米导线上，或在450℃或更低温度下对所述铜氧化物纳米导线进行等离子处理，从而将铜氧化物纳米导线还原为铜纳米导线。所述氧化物溶液可以是NaClO2(次氯酸钠)水溶液与NaOH(氢氧化钠)水溶液的混合物，还可进一步包括Na3PO4(磷酸三钠)水溶液。所述还原气体或等离子产生气体可以是氢气。根据本专利技术的另一实施例，还提供了一种显示设备或光源，其中装了含有铜氧化物纳米导线或铜纳米导线的发射体尖头，该发射体尖头是采用上述发射体尖头低温成型方法制成的。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中图1是采用本专利技术的发射体尖头低温成型方法所制成的铜氧化物纳米导线的透射电子显微镜(TEM)照片；图2是生长自我约束条件下的低温溶液氧化作用的结果示意图；图3至图6是系列剖视图，其中示出了本专利技术一个实施例中用低温成型方法制造场发射显示器(FED)的方法；图7至图9是系列剖视图，其中示出了本专利技术另一个实施例中用低温成型方法制造场发射显示器(FED)的方法； 图10至11是系列剖视图，其中示出了本专利技术另一个实施例中用低温成型方法制造白光源的方法；图12至14是系列剖视图，其中示出了本专利技术又一个实施例中用低温成型方法制造白光源的方法。具体实施例方式下面将参照本专利技术的较佳实施例的附图，对本专利技术作进一步说明。本专利技术还可用其它不同的方式来实施，所以这些实施例不应解释为对本专利技术的限制，而是用于充分、清楚、完整地将本专利技术的范围展示给本领域的技术人员。在附图中放大了层的厚度以便于清楚地示出其结构，并在所有附图中采用了同样的标号来标注相同的部件。首先要介绍含有铜氧化物纳米导线的发射体尖头的低温成型方法。本专利技术中，含有铜氧化物纳米导线的发射体尖头是用低温溶液氧化作用成型的。特别地，成型于裸铜基片表面或基片表面的铜层表面，在100℃或更低的低温条件下与一种氧化物溶液接触，从而发生氧化反应。该氧化反应在一个装有氧化物溶液并维持在100℃或更低温度下的池子中进行，也就是采用浸渍法进行。用于该氧化反应的氧化物溶液最好是重量比为26％至32％的NaClO2(次氯酸钠)水溶液与重量比为1.6％至2％的NaOH(氢氧化钠)水溶液的混合物，其中NaClO2水溶液与NaOH水溶液的混合容量比最好为1∶1。另外，该氧化物溶液还可以是重量比为10％至11.25％的NaClO2水溶液、重量比为1.7％至1.8％的NaOH水溶液以及重量比为23％至30％的Na3PO4.12H2O(12水磷酸三钠)的混合物，其中，NaClO2水溶液、NaOH水溶液，以及Na3PO4.12H2O的混合容量比最好为1∶1∶1。组成上述氧化物水溶液的各种水溶液的浓度和容量并不限于上述数据，本领域的技术人员还可对其进行适当的改变。所述氧化反应进行的时间为2-4分钟。如果使用的是NaClO2水溶液与NaOH水溶液的混合物，则氧化反应的时间最好为2分钟。这是因为，由于其生长的自我约束，即使氧化反应的时间大于2分钟，铜氧化物纳米导线也不会增长到1μm或以上，最好是0.8μm或以上。如图1所示是铜氧化物纳米导线的透射电子显微镜(TEM)照片，该照片是在将铜基片浸到氧化物溶液中并维持在70℃温度以对其进行低温溶液氧化作用后所拍得。此处所用的氧化物溶液是按1∶1之容量比混合NaClO2水溶液(320克/1升蒸馏水)和NaOH水溶液(20克/1升蒸馏水)而制成。反应后，会在基片10上密集地生成非常尖而细的铜氧化物纳米导线20。铜氧化物纳米导线20的长度最大为0.8μm。在本专利技术的低温溶液氧化作用中，不需要其它复杂的装置，就可在100℃或更低温度条件下形成密集的铜氧化物纳米导线。同时，可形成适于发射体尖头的尖细形铜氧化物纳米导线。另外，因生长的自我约束，铜氧化物纳米导线的长度可达1μm或以下，该长度适用于发射体尖头。图2示出了在生长自我约束条件下的低温溶液氧化作用的结果。其中采用库仑还原法(Coulometric Reduction Method)来测定铜氧化物层的厚度变化与氧化作用时间的关系。在库仑还原法中，采用饱和的甘汞电极作为参考电极，并用铂层作为辅助电极。并用0.1M的NaOH水溶液作为电解液。在进行试验之前，用N2(氮气)对该电解液进行净化以防止氧在阴极被还原。暴露在电解液中的铜的表面积设为1cm2，电流为1mA。在所述碱性溶液(0.1M NaOH)中，当形成在铜表面的CuO(氧化铜)先被还原为铜，然后是Cu2O被还原为铜时，铜氧化物的厚度可用公式1来表示，其中，允许的误差范围在10％以内。δ＝QV/nFA＝itA/Nfa……(1)在公式1中，δ为反应物厚度，Q是阴极电荷，n是参与反应的价电子数(Cu2O2，CuO2)，F是法拉第常数，A是反应面积，V是反应物的每摩尔容量。Cu2O的每摩尔容量最好是23.9cm3/mol，CuO的每摩尔容量最好是12.4cm3/mol。如图2所示，铜氧化物的厚度在反应2分钟后可达0.15μm，但此后就不再增长。也就是说，2分钟之后会发生生长的自我约束。其中用库仑还原法测定的铜氧化物的厚度是一个平均厚度。用库仑还原法测定出的铜氧化物的厚度(0.15μm)小于生成的铜氧化物纳米导线的长度(0.8μm)的原因在于，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有铜氧化物或铜纳米导线的发射体尖头的低温成型方法，其特征在于，包括以下步骤制备具有暴露的铜表面的基片；使所述铜表面在100℃或更低的低温条件下与一种氧化物溶液接触，以使所述基片的表面生成铜氧化物纳米导线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化物溶液是NaClO2水溶液与NaOH水溶液的混合物。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氧化物溶液中还包括Na3PO4水溶液。4.一种含有铜氧化物或铜纳米导线的发射体尖头的低温成型方法，其特征在于，包括以下步骤制备具有暴露的铜表面的基片；使所述铜表面在100℃或更低的低温条件下与一种氧化物溶液接触，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩荣，金龙协，成宇镛，
申请(专利权)人：财团法人汉城大学校产学协力财团，
类型：发明
国别省市：