[发明专利]一种基于金属离子注入的氧化铜纳米线阵列场发射阴极材料的制备方法

权利要求书

1.一种基于金属离子注入的氧化铜纳米线场阵列场发射阴极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)铜箔表面进行预处理；(2)在铜箔衬底上热氧化制备氧化铜纳米线阵列基体材料；(3)利用金属蒸汽真空弧源将载能金属离子注入到所述氧化铜纳米线阵列基体材料表面，获得场发射性能增强的氧化铜纳米线阵列场发射阴极材料。

2.根据权利要求1所述的一种基于金属离子注入的氧化铜纳米线场阵列场发射阴极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中铜箔为高纯紫铜箔，厚度为0.02mm。

3.根据权利要求1所述的一种基于金属离子注入的氧化铜纳米线场阵列场发射阴极材料的制备方法，其特征在于，铜箔的预处理依次包括如下步骤：用盐酸处理去衬底表面氧化层、超声波去离子水清洗去表面杂质、超声波丙酮处理去表面油污、超声波热无水乙醇表面脱水处理。

4.根据权利要求1所述的一种基于金属离子注入的氧化铜纳米线场阵列场发射阴极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)利用真空高温管式炉设备在铜箔衬底上热氧化制备氧化铜纳米线阵列基体材料；在真空高温管式炉中进行热氧化的条件为：温度为400～600℃，氧气流量为40～200ml/min，氧化时间为30～120min。

5.根据权利要求1所述的一种基于金属离子注入的氧化铜纳米线场阵列场发射阴极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中制备的氧化铜纳米线呈锥形，生长方向为垂直于铜箔基体，纳米线顶端直径为15～100nm，纳米线底部直径为100～200nm，纳米线长度5～30μm,纳米线密度4.0×10⁸～1.3×10⁹/cm²。

6.根据权利要求1所述的一种基于金属离子注入的氧化铜纳米线场阵列场发射阴极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中载能金属离子，其是由金属蒸汽真空弧离子源产生，引出直径离子束流0～2mA,单电荷离子能量0～80keV，注入剂量1.0×10¹⁵～1.0×10¹⁸ions/cm²。

7.根据权利要求6所述的一种基于金属离子注入的氧化铜纳米线阵列场发射阴极材料的制备方法，其特征在于，将不同剂量的钛金属离子注入铜箔表面的氧化铜纳米线阵列基体材料表面，平均注入能量为40keV，束流为0.5mA,垂直样品入射，注入剂量分别为1.0×10¹⁵、5.0×10¹⁵、1.0×10¹⁶和5.0×10¹⁶ions/cm²。

8.根据权利要求6所述的一种基于金属离子注入的氧化铜纳米线阵列场发射阴极材料的制备方法，其特征在于，将不同剂量的钴金属离子注入铜箔表面的氧化铜纳米线阵列基体材料表面，平均注入能量为40keV，束流为0.5mA,垂直样品入射，注入剂量分别为1.0×10¹⁵、5.0×10¹⁵、1.0×10¹⁶和5.0×10¹⁶ions/cm²。

9.根据权利要求6所述的一种基于金属离子注入的氧化铜纳米线场阵列场发射阴极材料的制备方法，其特征在于，将不同剂量的锌金属离子注入铜箔表面的氧化铜纳米线阵列基体材料表面，平均注入能量为40keV，束流为0.5mA,垂直样品入射，注入剂量分别为1.0×10¹⁵、5.0×10¹⁵、1.0×10¹⁶和5.0×10¹⁶ions/cm²。

10.根据权利要求6所述的一种基于金属离子注入的氧化铜纳米线场阵列场发射阴极材料的制备方法，其特征在于，将不同剂量的银金属离子注入铜箔表面的氧化铜纳米线阵列基体材料表面，平均注入能量为40keV，束流为0.5mA,垂直样品入射，注入剂量分别为1.0×10¹⁵、5.0×10¹⁵、1.0×10¹⁶和5.0×10¹⁶ions/cm²。