[发明专利]GaN微米棒阵列/石墨烯场发射阴极复合材料制备方法

说明书

本发明公开了一种GaN微米棒阵列/石墨烯场发射阴极复合材料制备方法，具体步骤如下：步骤1，对硅衬底镀铂薄膜，然后将镀过铂薄膜的硅衬底进行退火处理，退火结束后自然冷却到室温，得到衬底A；步骤2，将步骤1得到的衬底A与反应源一起进行热处理，衬底A与反应源之间保持一定距离，反应完成后自然冷却到室温，得到衬底B；步骤3，将步骤2得到的衬底B进行热处理，反应完成后自然降温至室温，即得GaN微米棒阵列/石墨烯场发射阴极复合材料。通过该方法制备得到的GaN微米棒阵列/石墨烯场发射阴极复合材料具有优良的场发射特性。

技术领域

本发明属于复合材料制备方法技术领域，具体涉及一种GaN微米棒阵列/石墨烯场发射阴极复合材料制备方法。

背景技术

场发射又称冷阴极发射或自电子发射，是物体表面在强电场作用下，发射出电子的现象，是用外部强电场来压抑表面势垒，使势垒最高点降低，并使势垒宽度变窄，或者是用内部强电场使电子从基层进入到介质层，并在介质层中加速以获得较大能量，从而致使物体内部电子不需获取额外能量，即不需要通过激发电子就可以逸出的现象。伴随着真空微电子学在显示应用领域的不断发展，场发射显示(FED)技术已成为一门重要研究课题。FED研究的关键是场发射阴极材料制备，场发射阴极材料决定着FED的寿命和质量，因此，引起了研究场发射阴极材料制备及场发射特性的热潮。

场发射电子源材料是场发射平板显示发展面临的难题之一，获得具有高稳定性且长寿命的冷阴极是场发射显示器实用化的迫切要求。对实际应用阴极材料的基本要求有：功函数小、场增强因子大、易于开启且稳定可靠、材料经济实用、易于加工。已报道的种类繁多的场发射阴极材料中，GaN微米棒正在吸引广大科研工作者竞相研究。与传统高温难熔金属相比，GaN微米棒由于优异的场发射特性受到极大关注。与块体GaN相比，GaN微米棒阵列的性能更加优越，主要表现为更大长径比和更高的稳定性。GaN微米棒具有高熔点、高热导率、高击穿电压、小电子亲和势等优点，在场发射应用方面日益广泛，然而存在大电流发射难问题，且电流均匀性和稳定性等性能仍有待提高。影响GaN微米棒场发射特性的因素有很多，其中包括形貌、掺杂、包覆等。为了提高GaN微米棒阵列的场发射特性，可以将其与其他材料复合，以期得到优良的场发射特性。过去几年中，研究者们为了有效地利用GaN微米棒独特的性能，已经将其与各种功能型纳米材料(如其他半导体、金属、金属氧化物等)进行复合。随着这些研究的不断发展，目前用于制备GaN基复合材料的常用方法，根据制备路线和材料组成可分为金属有机化学气相沉积法、氢化物输运气相外延生长法、激光烧蚀法、氧化物辅助生长法、溶胶-凝胶法和化学气相沉积法(CVD)等。CVD法是一种操作方便且成本低廉的合成手段，适合大批量的材料合成。通过通入气体反应源，同时加热前驱体，其中前躯体可以是固体粉末、液体或者气态，使其和气体源发生充分反应，然后在一定温度下，气相分子达到凝聚临界尺寸后，成核并不断生长，从而获得一维纳米材料。一般情况下，只需要满足一定的实验条件，各种晶体材料都能形成一维纳米结构。通过使用不同的镓源、氮源、气流量、反应时间和温度，可以实现对GaN基复合材料在尺寸和形貌上的良好调控。

作为一种典型的宽禁带半导体材料，GaN微米棒阵列与石墨烯的成功复合可以降低GaN的功函数，并且利于加速电子转移，提高其场发射电流和场发射稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种GaN微米棒阵列/石墨烯场发射阴极复合材料制备方法，通过该方法制备得到的GaN微米棒阵列/石墨烯场发射阴极复合材料具有优良的场发射特性。

本发明所采用的技术方案是：GaN微米棒阵列/石墨烯场发射阴极复合材料制备方法，具体步骤如下：

步骤1，对硅衬底镀铂薄膜，然后将镀过铂薄膜的硅衬底进行退火处理，退火结束后自然冷却到室温，得到衬底A；

步骤2，将步骤1得到的衬底A与反应源一起进行热处理，衬底A与反应源之间保持一定距离，反应完成后自然冷却到室温，得到衬底B；