在场致发射应用中对碳纳米管的激活制造技术

通过以下方法明显改善了场致发射性质：在ＣＮＴ表面上覆盖非粘性材料（例如纸、泡沫板或辊），用一定的力挤压该材料，然后除去该材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及场致发射器，具体涉及使用碳纳米管的场致发射器。
技术介绍
由于碳纳米管(CNT)具有难以置信的物理、化学、电子和机械性质，许多公司和研究机构都对它们展开了研究[Walt A.de Heer，“Nanotubes and thePursuit of Applications”，MRS Bulletin 29(4)，pp.281-285(2004)]。它们可在许多应用如显示器、微波源、X射线管等中用作优异的冷电子源，因为它们具有优异的场致发射性质和化学惰性，能在低电压下非常稳定地长时间运行(ZviYaniv，“The status of the carbon electron emitting films for display andmicroelectronic applications”，The International Display Manufacturing Conference，January 29-31，2002，Seoul，Korea)。已经证明，对齐的碳纳米管具有优异的场致发射性质，这种碳纳米管可通过化学气相沉积(CVD)法在负载催化剂的基材上于500℃以上的温度制备[Z.F.Ren，Z.P.Huang，J.W.Xu等，“Synthesis oflarge arrays of well-aligned carbon nanotubes on glass”，Science 282，第1105-1107页(1998)]。但是，要大面积生长CNT，CVD法并非一个好的途径，因为它很难达到显示应用所要求的高度均匀性。CVD法生长CNT还要求较高的操作温度(500℃以上)，无法使用低成本基材如钠钙玻璃。一种简便的方法是收集CNT粉末，然后将它们均匀地沉积到基材上的选定区域。如果与粘合剂和环氧树脂等混合，CNT可通过丝网进行印刷[D.S.Chung，W.B.Choi，J.H.Kang等，“Field emission from 4.5 in.single-walled andmultiwalled carbon nanotube films”，J.Vac.Sci.Technol.B18(2)，第1054-1058页(2000)]。如果与IPA、丙酮或水之类的溶剂混合，可以将CNT喷涂到基材上(D.S.Mao，R.L.Fink，G.Monty等，“New CNT compositions for FEDs that donot require activation”，Proceedings of the Ninth International Display Workshops，Hiroshima，Japan，第1415页，2002年12月4-6日)。因此，为使CNT阴极获得低电场发射和高发射点密度，常常需要对表面进行特殊处理。改善CNT的场致发射效果的有效途径有氢等离子体蚀刻[Jihua Zhang，Tao Feng，WeidongYu等，“Enhancement of field emission from hydrogen plasma processed carbonnanotubes”，Diamond and Related Materials 13，第54-59页(2004)]、紫外线激光辐射[W.J.Zhao，N.Kawakami，A.Sawada等，J.Vac.Sci.Technol.B21(4)，第1734-1736页(2003)]、在CNT层顶部的氧化镁薄膜沉积[Won Seok Kim，WhikunYi，SeGi Yu等，“Secondary electron emission from magnesium oxide onmultiwalled carbon nanotubes”，Appl.Phys.Lett.81(6)，第1098-2000页(2002)]。作为提高碳纳米管的场致发射性质的一种方法，胶粘带粘贴法似乎是一种很有吸引力的方法(Yu-Yang Chang，Jyh-Rong Sheu，Cheng-Chung Lee，“Method ofimproving field emission efficiency for fabricating carbon nanotube field emitters”，美国专利6,436,221)。在此方法中，将胶粘带紧紧贴在CNT阴极基材上，然后将其揭除。有些碳纳米管将垂直取向，而粘结不牢的那部分CNT将被去除。很有可能的是，一些粘合剂残留在基材上和碳纳米管层的顶部。经过胶粘带粘贴法激活后的基材上残留的有机物在场发射操作中，可能在密封的显示器玻璃封套内释放不利的残余气体。此外，很难在较大面积上均匀激活基材。例如，许多显示应用可能需要对角长度为40-100英寸的显示板。显然，所有这些问题都会妨碍CNT的各种场致发射应用。专利技术概述利用以下方法显著提高了场致发射性质1.在CNT表面覆盖非粘性材料(例如纸、泡沫板或辊)。2.用一定的力对该材料进行挤压。3.除去该材料。与胶粘带激活法不同，本专利技术没有除去显著量的CNT，但使CNT层平坦化并为其创建新结构。本专利技术所用的盖板是非粘性的，因而在基材上不会残留有机物。与胶粘带粘贴法相比，此方法能达到好得多的CNT场致发射性质。此方法有几个优点1.处理方便，成本低。2.此方法可在非常大的面积上实施，均匀度非常好。3.处理之后，基材上没有残留物。前面相当概括地介绍了本专利技术的特征和技术优点，其目的是更好地理解下面对本专利技术的详细描述。后面将描述本专利技术的其他特征和优点，它们构成本专利技术权利要求的内容。附图简述为更完整地理解本专利技术及其优点，现在参考结合附图的以下叙述，这些附图是附图说明图1所示为球磨机的示意图；图2所示为喷涂方法的示意图；图3所示为层压方法的示意图；图4所示为本专利技术实施方式所得样品的场致发射电流与电场的曲线图；图5所示为未活化的CNT涂层的显微图像；图6所示为通过胶粘带激活的CNT涂层的显微图像；图7所示为通过覆盖纸而活化的CNT涂层的显微图像；图8所示为通过泡沫板层压法激活的CNT涂层的显微图像；图9所示为发射电流为30毫安时样品的场致发射图像；图10所示为根据本专利技术一个实施方式得到的样品的场致发射图像；图11所示为一个样品的场致发射图像；图12所示为根据本专利技术一个实施方式结构化基材在层压方法中的示意图；图13所示为采用本专利技术实施方式制得的样品的场致发射电流与电场的曲线图；图14所示为通过覆盖泡沫板的层压方法进行激活的样品的场致发射图像。专利技术详述以下描述提供了众多具体的细节，以利于透彻理解本专利技术。然而，对于本领域的技术人员，显然本专利技术可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，众所周知的电路用方框图形式显示，以免因不必要的细节而使本专利技术的含义模糊不清。多数情况下，已经略去了有关定时等方面的细节，因为这些细节对于完整理解本专利技术并不是必需的，而且也在相关领域的技术人员的技能范围之内。现在参见附图，图中所示的元件未必是按比例显示的，且在几幅图中相同或类似元件用相同的标号表示。1.碳纳米管和氧化铝粉的来源用来形成本专利技术样品的是未经纯化的单壁碳纳米管(SWNT)(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善含碳纳米管的场致发射阴极的电场发射的方法，所述方法包括以下步骤：将ＣＮＴ沉积到基材上；对非粘性材料进行挤压，使其与ＣＮＴ层接触；和除去非粘性材料，使之不与ＣＮＴ层接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-7-6 60/585,771;US 2005-6-20 11/156,9721.一种改善含碳纳米管的场致发射阴极的电场发射的方法，所述方法包括以下步骤将CNT沉积到基材上；对非粘性材料进行挤压，使其与CNT层接触；和除去非粘性材料，使之不与CNT层接触。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，非粘性材料是柔性的，或是非柔性的，如弹性泡沫板、纸、金属、陶瓷或玻璃板。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，碳纳米管选自单壁碳纳米管、...

【专利技术属性】
技术研发人员：茅东升，R芬克，Z雅尼弗，
申请(专利权)人：毫微专卖股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]