一种场发射电子源，其包括一导电基体和一碳纳米管针尖。该碳纳米管针尖具有一第一端以及与第一端相对的第二端，该碳纳米管针尖的第一端与该导电基体电连接，该碳纳米管针尖的第二端的顶部为一根突出的碳纳米管。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种场发射电子源，尤其涉及一种基于碳纳米管的场发射电 子源。
技术介绍
场发射电子源在低温或者室温下工作，与电真空器件中的热发射电子源 相比具有能耗低、响应速度快以及低放电等优点，因此用场发射电子源替代 电真空器件中的热发射电子源成为了人们研究的 一个热点。碳纳米管(Carbon Nanotube， CNT)是一种新型碳材料，由日本研究人员 Iijima在1991年发现，请参见"Helical Microtubules of Graphitic Carbon", S, Iijima, Nature, vol.354,p56 (1991)。碳纳米管具有极优异的导电性能、良好的 化学稳定性和大的长径比，且其具有几乎接近理论极限的尖端表面积(尖端 表面积愈小，其局部电场愈集中)，因而碳纳米管在场发射真空电子源领域 具有潜在的应用前景。目前的研究表明，碳纳米管是已知的最好的场发射材 料之一，它的尖端尺寸只有几纳米至几十纳米，具有低的开启电压，可传输 极大的电流密度，并且电流稳定，使用寿命长。因而碳纳米管是一种极佳的 点电子源，可应用在电子发射显示器、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope)等设备的电 子发射部件中。现有的碳纳米管场发射电子源一般包括一导电基体和一根碳纳米管，该 碳纳米管的一端作为场发射尖端，碳纳米管的另一端与该导电基体电联接， 请参见"Growth of single-walled Carbon nanotubes on the given Locations for AFM Tips", Wang Rui, Acta Physico-Chimica Sinica， vol.23, p565 (2007)。但是，由于单根碳纳米管尺寸较小，在将单根的碳纳米管与导电基体电 连接的过輝中往往需要昂贵的设备原子力显微镜和扫描隧道显微镜的辅助， 使得这种将单根碳纳米管与导电基体电联接所形成的场发射电子源的制备 过程操作复杂，成本较高。这种由单根碳纳米管与基体电连接所组成的场发3射电子源的结构，由于单根碳纳米管的尺寸较小，其与基体接触面积较小， 导致碳纳米管与基体之间的结合力较小，容易脱落，难以承受较大的电场力， 使这种场发射电子源的寿命较短。同样由于单根碳纳米管与导电基体的接触 面积较小，碳纳米管在形成场发射电流时所产生的热量不易传播出去，这种 场发射电子源所能承受的场发射电流较小。而且由于这种场发射电子源的制 备过程操作复杂，成本较高，导致这种场发射电子源的成本较高。因此，确有必要提供一种场发射电子源，该场发射电子源场发射性能好， 可承受较大的电场力，寿命较长，且可承载较大的场发射电流。
技术实现思路
一种场发射电子源，其包括一导电基体，该场发射电子源进一步包括一 碳纳米管针尖。该碳纳米管针尖具有一第一端以及与第一端相对的第二端， 该碳纳米管针尖的第一端与该导电基体电连接，该碳纳米管针尖的第二端的 顶部为 一 根突出的碳纳米管。与现有技术相比较，该场发射电子源具有以下优点其一，采用的碳纳 米管针尖为由多个碳纳米管通过范德华力连接组成的一碳纳米管束状结构， 其尖端只有一根碳纳米管，尖端处的碳纳米管被其他周围的碳纳米管通过范 德华力牢牢固定，因此尖端的碳纳米管可以承受较大的电场力；其二，由于管针尖与导电基体的基础面积较大，因此场发射电流加热产生的热量也可以 及时有效的通过其周围的碳纳米管传导出去，故该场发射电子源可以承载较 大的场发射电流。附图说明图1是本技术方案实施例的场发射电子源的结构示意图。图2是图1中碳纳米管针尖的结构示意图。图3是本技术方案实施例的碳纳米管针尖的扫描电镜照片。图4是本技术方案实施例的碳纳米管针尖的透射电镜照片。图5是本技术方案实施例的场发射电子源的制备方法的流程图。图6是本技术方案实施例的碳纳米管薄膜经有机溶剂处理后的照片。4图7是本技术方案实施例的碳纳米管线通电流加热装置示意图。 图8是本技术方案实施例的碳纳米管线的示意图。 图9是本技术方案实施例的碳纳米管线碳纳米管线熔断后的示意图。 图10是本技术方案实施例的碳纳米管线被加热到白织状态时的照片。 图11是本技术方案实施例获得的碳纳米管针尖的拉曼光谱图。 图12是本技术方案实施例将碳纳米管针尖设置于导电基体上的方法的 流程示意图。图13是本技术方案实施例的涂敷有银胶的光纤的示意图。 图14是本技术方案实施例采用导电胶固定碳纳米管针尖的方法的流程 示意图。图15是本技术方案实施例所提供的场发射电子源的场发射电压与电流 的关系图。具体实施例方式以下将结.合附图详细说明本技术方案场发射电子源及其制备方法。请参阅图1、图2、图3及图4,本技术方案实施例提供一种场发射电 子源10,其包括一碳纳米管针尖12和一导电基体14。所述的碳纳米管针尖12包括一第一端122及与第一端122相对的第二 端124，该碳纳米管针尖12的第一端122与该导电基体14电连接，碳纳米 管针尖12的第二端124用于发射电子。该碳纳米管针尖12的长度为0.01 毫米至1毫米，直径为1孩i米至20孩￡米。所述碳纳米管针尖12为一碳纳米管束状结构，该碳纳米管束状结构包 括多个沿碳纳米管针尖12轴向定向延伸且首尾相连的碳纳米管126，碳纳米 管126之间通过范德华力相互紧密结合。碳纳米管针尖12的第二端124为 一类圆锥形，碳纳米管针尖12第二端124的直径沿远离第一端122的方向 逐渐减小，第二端124的顶端包括一根突出的碳纳米管126，该碳纳米管126 即为电子发射端128。所述碳纳米管126为直径为0.5纳米-50纳米的单壁碳纳米管、直径为1 纳米-50纳米的双壁>^友纳米管、直径为1.5纳米-50纳米的多壁^f友纳米管或其 任意组合的混合物。碳纳米管126的长度均为10微米-5000微米。该碳纳米管针尖12的第二端124的突出的碳纳米管126作为场发射电子源的电子发 射端128，电子发射端128的长度为IO微米-IOOO微米，直径小于5纳米， 作为电子发射端128的碳纳米管126的长度与直径均小于碳纳米管针尖12 中的其他碳纳米管126。该导电基体14由导电材料制成，如铜、鴒、金、钼、铂等。该导电基 体14可依实际需要设计成其他形状，如锥形、细小的柱形或者圆台形。该 导电基体14也可为表面形成有一导电薄膜的绝缘基底。该碳纳米管针尖12的第一端122通过分子间力与导电基体14电连接。 可以理解，碳纳米管针尖12与导电基体14之间也可通过导电胶连接。该碳 纳米管针尖12与导电基体14之间的位置关系不限，只需确保该碳纳米管针 尖12的第一端122与该导电基体14电连接即可，如碳纳米管针尖12与 导电基体14的夹角为锐角，碳纳米管针尖12与导电基体14的夹角为直角 或者碳纳米管针尖12与导电基体14的轴向相互平行。所述场发射电子源具有以下优点其一，采用的碳纳米管针尖为由多个 碳纳米管通过范德华力连接组成的一碳纳米管束状结构，其尖端只有一根碳 纳米管，尖端处的碳纳米管被其他周围的碳纳米管通过范德华力牢牢固定， 因此尖端的碳纳米管本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种场发射电子源，其包括一导电基体，其特征在于，该场发射电子源进一步包括一碳纳米管针尖，该碳纳米管针尖包括一第一端以及与第一端相对的第二端，该碳纳米管针尖的第一端与该导电基体电连接，该碳纳米管针尖的第二端的顶部包括一根突出的碳纳米管。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏洋，刘亮，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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