场致发射电子源及其碳纳米管石墨烯复合结构的制备方法技术

技术编号:8594850 阅读:243 留言:0更新日期:2013-04-18 08:19
本发明专利技术公开了一种场致发射电子源及其碳纳米管石墨烯复合结构的制备方法,包括导电基底、石墨烯薄膜层和定向垂直于石墨烯薄膜层的碳纳米管阵列,所述石墨烯薄膜层粘附在导电基底上,所述碳纳米管阵列中的碳纳米管的一端与石墨烯薄膜层连接形成一个整体结构。本发明专利技术大大提高碳纳米管阵列场发射电子源的发射能力和稳定性,使得本发明专利技术的电子源获得高效稳定的发射电流以及可以承受极高的发射电流密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及真空电子
,具体涉及一种场致发射电子源及其碳纳米管石墨烯复合结构制备方法。
技术介绍
真空电子器件现在正呈快速发展趋势,市场需求的日益增大,特别是微型化真空电子器件和集成真空电子器件是目前发展的重点方向。场发射电子源在低温或者室温下工作,与目前电真空器件中的热电子源相比具有亮度高、功耗低、能量散射小、响应速度快以及无热蒸散等优点,因此作为真空电子器件电子源,可使真空电子器件性能大幅度提高。场致发射阴极电子源的示意图如图1所示,图中I为发射体,如钥尖端、碳纳米管等。在外加电场的作用下,发射体顶端处具有很高的电场强度,使其表面势垒降低并减薄,由于隧道效应,大量电子从发射体逸出至真空中形成自由电子。碳纳米管具有纳米级发射尖端、大长径比、高强度、高韧性、良好的热稳定性和导电性等特性,使之成为理想的场致发射材料。但利用碳纳米管作为场发射电子源,碳纳米管与基底接口处的电阻比较大,同时与基底接触部分的导热能力大大低于碳纳米管,在强流发射时会产生大量焦耳热使接口处温度过高而烧毁,甚至导致碳纳米管场致发射阴极完全失效。图2是碳纳米管阵列大电流发射后的SEM照片,由图2可以看见,在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场致发射电子源,其特征在于,包括导电基底、石墨烯薄膜层和定向垂直于石墨烯薄膜层的碳纳米管阵列,所述石墨烯薄膜层粘附在导电基底上,所述碳纳米管阵列中的碳纳米管的一端与石墨烯薄膜层连接形成一个整体结构。

【技术特征摘要】
1.一种场致发射电子源,其特征在于,包括导电基底、石墨烯薄膜层和定向垂直于石墨烯薄膜层的碳纳米管阵列,所述石墨烯薄膜层粘附在导电基底上,所述碳纳米管阵列中的碳纳米管的一端与石墨烯薄膜层连接形成一个整体结构。2.根据权利要求1所述的场致发射电子源,其特征在于,所述碳纳米管的直径为InnTlOOnm ;碳纳米管束的直径为IOnnTlOO u m ;或者碳纳米管线宽度为IOnnTlOO u m。3.根据权利要求1所述的场致发射电子源,其特征在于,所述石墨烯薄膜层为多层或单层。4.根据权利要求1所述的场致发射电子源,其特征在于,所述导电基底为金属基片或覆盖有金属电极的其他材料。5.所述场致发射电子源的碳纳米管石墨烯复合结构的制备方法,其特征在干,碳纳米管与石墨烯薄膜同时生长,碳纳米管的一端与石墨烯形成原子级的相连,形成C-C共价键,其制备过程包括以下步骤 ①选用硅片或者其他材料作为衬底,用丙酮、こ醇和去离子水去除表面脏物,得到干净的娃表面; ②采用真空镀膜、溅射镀膜或者其他镀膜方法在基底上沉积ー层适合石墨烯生长的连续薄膜; ③采用高精度光刻技术,在镀膜好的基底上制备出根据设计要求的微孔阵列或者线条阵列; ④采用真空蒸发镀膜、溅射镀膜或者其他镀膜方式在光刻好的基底上分别沉积适合适合沉积碳纳米管生长的催化剂堆栈层材料。⑤采用微波等离子体化学气相沉积法、或者离子体增强化学气相沉积法、或者其他类型的CVD方法实现碳纳米管阵列和石墨烯同时生长。6.所述场致发射电子源的碳纳米管石墨烯复合结构的制备方法,其特征在于,其特征在于,在生长好碳纳米管后,再在碳纳米管阵列之间的空隙处制备连续的石墨烯,碳纳米管与石墨烯之间没有形成C-C共价键,其制备过程包括以下步骤 ①选用硅片或者其他材...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈泽祥王智慧唐宁江
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:

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