[发明专利]场发射体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种场发射体及其制备方法，尤其涉及一种基于碳纳米管的场发射体及其制备方法。

背景技术

碳纳米管是一种新型碳材料，其由日本研究人员饭岛澄男(S.Iijima)在1991年首先发现，可参见“Helical Microtubules of Graphitic Carbon”，S.Iijima，Nature，Vol.354，56-58(1991)。碳纳米管具有极优异的导电性能，且其具有几乎接近理论极限的尖端表面积，而尖端表面积愈小，其局部电场愈集中，所以碳纳米管是已知的最好的场发射材料之一。碳纳米管具有极低的场发射电压(小于100伏特)，可传输极大的电流密度，且电流稳定性较佳，因而较适合做场发射显示器件的发射材料。

碳纳米管场发射体一般包括一阴极基底及形成在阴极基底上的作为发射材料的碳纳米管层。碳纳米管场发射体可应用在场发射平面显示、真空电子源等领域。现有技术中，通常使用的碳纳米管场发射体的制备方法包括直接生长法及后续加工处理法两种。

直接生长法通常是指：首先提供一阴极基底，在该阴极基底表面形成一催化剂层；然后采用化学气相沉积法在该阴极基底的催化剂位置生长出碳纳米管以直接形成一碳纳米管场发射体(请参见“Low-temperature CVDgrowth of carbon nanotubes for field emission application”，Kuang-chung Chen，Diamond & Related Materials，Vol.16，P566(2007))。但是，由于化学气相沉积法生长的碳纳米管阵列顶部表面有碳纳米管缠绕，因此，碳纳米管在该表面的形态杂乱无章，这种情况导致该种碳纳米管场发射体的场发射均匀性较差，且由于碳纳米管阵列中的碳纳米管的排列密度较高，相邻的碳纳米管之间存在着较强的电磁屏蔽效应，影响了这种场发射体的场发射电流及其实际应用性能。

后续加工处理法通常是指：首先将已制备好的作为发射体的碳纳米管混合在浆料中；然后将上述浆料印刷在阴极基底上以在该阴极基底上形成一场发射层，进而获得一碳纳米管场发射体。但是，用印刷法形成的场发射层中碳纳米管的密度较小，进而导致有效发射体的密度较小，场发射电流较小；并且，由于采用印刷法制备的碳纳米管场发射体中的碳纳米管取向杂乱无序，使得其场发射均匀性较差。

有鉴于此，有必要提供一种碳纳米管场发射体及其制备方法，其可使碳纳米管场发射体具有较佳的场发射均匀性和较大的场发射电流且实际应用性能好。

发明内容

一种场发射体，其包括一导电基体及一碳纳米管阵列片断，该碳纳米管阵列片断包括一第一端及与第一端相对的第二端，该碳纳米管阵列片断的第一端与导电基体电连接，其中，该碳纳米管阵列片断的第二端包括多个场发射尖端，该场发射尖端包括多个并列设置的碳纳米管。

一种场发射体的制备方法，其包括以下步骤：制备一碳纳米管阵列形成于一基底；提供一第一电极及一第二电极，该第一电极和第二电极绝缘间隔设置；从该碳纳米管阵列中取下一部分，将取下的该部分碳纳米管阵列的两端分别固定于第一电极与第二电极上，该部分碳纳米管阵列中的碳纳米管从所述第一电极向第二电极延伸；以及在第一电极和第二电极之间施加7-10伏的电压，将该部分碳纳米管阵列熔断，形成两个相对的场发射体。

相较于现有技术，本技术方案实施例所提供的场发射体及其制备方法具有以下优点：其一，由于该发射体中的碳纳米管阵列片断是经碳纳米管阵列直接熔断获得，该碳纳米管阵列熔断处的端面整齐，即场发射体的场发射尖端的端面整齐，因此，该发射体可实现均匀的电子发射，进而使其具有较佳的场发射均匀性；其二，由于该场发射尖端包括多个并列的碳纳米管，因此场发射尖端顶部的距离大于碳纳米管阵列中碳纳米管之间的距离，即电子发射端之间的距离较大，因此，电子发射端之间的电场屏蔽效应较弱，因此，该场发射体的场发射电流较大，实际应用性能较好。

附图说明

图1是本技术方案实施例所提供的场发射体的结构示意图。

图2是本技术方案实施例所提供的场发射体中碳纳米管阵列片断的扫描电镜照片。

图3是本技术方案实施例所提供的场发射体的场发射尖端的扫描电镜照片。

图4是本技术方案实施例所提供的场发射体的电子发射端的拉曼光谱图。

图5是本技术方案实施例所提供的场发射体的场发射电压与场发射电流的关系图。

图6是本技术方案实施例所提供的场发射体的制备方法的流程图。