CN101483123A - 场发射电子器件的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种场发射电子器件的制备方法，其包括以下步骤：提供一绝缘基底；在该绝缘基底上分别制备多个平行且等间隔设置的行电极引线与多个列电极引线，每两个相邻的行电极引线与每两个相邻的列电极引线相互交叉形成一网格；在上述绝缘基底上制备多个阳极电极与多个阴极电极，在每个网格中间隔设置一阳极电极与一阴极电极；形成一碳纳米管薄膜结构覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底上；切割碳纳米管薄膜结构，使阳极电极与阴极电极之间的碳纳米管薄膜结构断开，形成多个平行排列的碳纳米管长线固定于阴极电极上作为阴极发射体，从而得到一场发射电子器件。

Description

场发射电子器件的制备方法

技术领域

本发明涉及一种场发射电子器件的制备方法，尤其涉及一种基于碳纳米管的大面积场发射电子器件的制备方法。

背景技术

场发射电子器件在低温或者室温下工作，与电真空器件中的热发射电子器件相比具有能耗低、响应速度快以及低放气等优点，因此用场发射电子器件有望替代电真空器件中的热发射电子器件。大面积场发射电子器件在平板显示器等装置中有着广阔的应用前景，因此，制备大面积场发射电子器件成为目前研究的一个热点。

请参阅图1，现有技术中提供一种大面积场发射电子器件100，包括一绝缘基底102，多个电子发射单元120设置于该绝缘基底102上，以及多个行电极引线104与多个列电极引线106设置于该绝缘基底102上。其中，所述的多个行电极引线104与多个列电极引线106分别平行且等间隔设置于绝缘基底102上，而且，在行电极引线104与列电极引线106交叉处由一介质绝缘层116隔离，以防止短路。每两个相邻的行电极引线104与两个相邻的列电极引线106形成一.网格118，且每个网格118定位一个电子发射单元120。每个电子发射单元120与一个网格118对应设置。每个电子发射单元120包括一行电极110与一列电极112以及一电子发射体108设置于该行电极110与列电极112上。该行电极110与列电极112对应且间隔设置。该电子发射体108两端分别与行电极110和列电极112电连接。每个行电极110分别与其对应的行电极引线104电连接，每个列电极112分别与其对应的列电极引线106电连接。所述的电子发射体108包括一电子发射区114(请参见，表面传导电子发射显示技术进展，液晶与显示，V21，P226-231(2006))。

现有技术中，制备上述大面积场发射电子器件100具体包括以下步骤：提供一绝缘基底102，并在该绝缘基底102上制备多个行电极引线104与列电极引线106，且多个行电极引线104与多个列电极引线106相互交叉形成网络，每两个相邻的行电极引线104与每两个相邻的列电极引线106交叉形成一网格118；在每个网格118中制备一行电极110与一列电极112，且行电极110与列电极112间隔设置；采用喷墨装置以一滴或多滴的方式向每两个对应的行电极110与列电极112上施加包含待形成导电膜的初始材料的液体，形成初始膜；对初始膜进行加热，形成一导电薄膜作为电子发射体108；以及，对上述导电薄膜进行激活或赋能处理，形成一电子发射区114，从而得到一大面积场发射电子器件100。其中，所述的对导电薄膜进行激活或赋能处理通过在两个对应的行电极110与列电极112之间施加一电压实现。当电流过导电薄膜时，造成导电薄膜局域被毁坏或变形，从而形成一电子发射区114。然而，现有技术中，必须对制备的电子发射体108，即导电薄膜进行激活或赋能处理，该方法工艺较为复杂。另外，采用现有技术制备电子发射体108，无法控制电子发射区114的位置，即电子发射区114的形成位置具有随机性，从而会影响电子发射的均匀性。

有鉴于此，确有必要提供一种工艺简单，成本较低的大面积场发射电子器件的制备方法。

发明内容

一种场发射电子器件的制备方法，其包括以下步骤：提供一绝缘基底；在该绝缘基底上分别制备多个平行且等间隔设置的行电极引线与多个列电极引线，该多个行电极引线与多个列电极引线交叉设置形成网络，每两个相邻的行电极引线与每两个相邻的列电极引线相互交叉形成一网格；在上述绝缘基底上制备多个阳极电极与多个阴极电极，在每个网格中间隔设置一阳极电极与一阴极电极；形成一碳纳米管薄膜结构覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底上，该碳纳米管薄膜结构中的碳纳米管的排列方向从阴极电极向阳极电极延伸；切割碳纳米管薄膜结构，使阳极电极与阴极电极之间的碳纳米管薄膜结构断开，形成多个平行排列的碳纳米管长线固定于阴极电极上作为阴极发射体，从而得到一场发射电子器件。

相较于现有技术，所述场发射电子器件的制备方法中，通过铺设碳纳米管薄膜结构，然后切割该碳纳米管薄膜制备阴极发射体，无需对阴极发射体激活或赋能处理的过程，工艺简单。而且，切割该碳纳米管薄膜制备的阴极发射***于阳极电极与阴极电极之间的位置相同，所以该场发射电子器件发射的电子均匀性好。

附图说明

图1为现有技术中的场发射电子器件的俯视图。

图2为本技术方案实施例的场发射电子器件的制备方法流程图。

图3为本技术方案实施例的场发射电子器件的俯视图。

具体实施方式

以下将结合附图对本技术方案作进一步的详细说明。

请参阅图2及图3，本技术方案实施例提供一种场发射电子器件200的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一，提供一绝缘基底202。

所述的绝缘基底202为一绝缘基板，如陶瓷绝缘基板、玻璃绝缘基板、树脂绝缘基板、石英绝缘基板等。绝缘基底202大小与厚度不限，本领域技术人员可以根据实际需要选择。本实施例中，绝缘基底202优选为一玻璃绝缘基板，其厚度为大于1毫米，边长大于1厘米。

步骤二，在该绝缘基底202上分别制备多个平行且等间隔设置的行电极引线204与列电极引线206，该多个行电极引线204与列电极引线206交叉设置形成网络，每两个相邻的行电极引线204与每两个相邻的列电极引线206相互交叉形成一网格214。

所述制备多个行电极引线204与多个列电极引线206可以通过丝网印刷法、溅射法或蒸镀法等方法实现。可以理解，在制备过程中，可以通过上述制备方法控制，使所述多个行电极引线204与多个列电极引线206交叉设置。同时，需确保行电极引线204与列电极引线206之间电绝缘，形成可寻址电路，以便于在不同行电极引线204与列电极引线206之间施加可寻址电压。本实施例中，采用丝网印刷法制备多个行电极引线204与多个列电极引线206，其具体包括以下步骤：

首先，采用丝网印刷法在绝缘基底202上印制多个平行且等间隔设置的行电极引线204。

其次，采用丝网印刷法在行电极引线204与待形成的列电极引线206交叉处印制多个介质绝缘层216。

最后，采用丝网印刷法在绝缘基底202上印制多个平行且等间隔设置的列电极引线206，且多个行电极引线204与多个列电极引线206相互交叉形成多个网格214。

可以理解，本实施例中，也可以先印制多个平行且等间隔设置的列电极引线206，再印制多个介质绝缘层216，最后印制多个平行且等间隔设置的行电极引线204，且多个行电极引线204与多个列电极引线206相互交叉形成多个网格214。

本实施例中，该多个行电极引线204与多个列电极引线206的行距和列距为300微米～500微米。该行电极引线204与列电极引线206的交叉角度为10度到90度，优选为90度。该行电极引线204与列电极引线206的宽度为30微米～100微米，厚度为10微米～50微米。

本实施例中，通过丝网印刷法制备行电极引线204与列电极引线206的材料为导电浆料。该导电浆料的成分包括金属粉、低熔点玻璃粉和粘结剂。其中，该金属粉优选为银粉，该粘结剂优选为松油醇或乙基纤维素。该导电浆料中，金属粉的重量比为50～90％，低熔点玻璃粉的重量比为2～10％，粘结剂的重量比为10～40％。

步骤三，在上述绝缘基底202上制备多个阳极电极210与多个阴极电极212，在每个网格214中间隔设置一阳极电极210与一阴极电极212。

制备多个阳极电极210与阴极电极212可以通过丝网印刷法、溅射法或蒸镀法等方法实现。本实施例中，采用丝网印刷法按照预定图案制备多个阳极电极210与阴极电极212。同时，使阳极电极210与阴极电极212分别与行电极引线204与列电极引线206电连接。可以理解，本实施例中，可以将同一列的阴极电极212与同一列电极引线206电连接，同一行的阳极电极210与同一行电极引线204电连接；也可以将同一列的阳极电极210与同一列电极引线206电连接，同一行的阴极电极212与同一行电极引线204电连接。每个网格214中的阳极电极210与阴极电极212制备成完全相同的图形以及位置。每一个网格214中等间隔设置一个阳极电极210与一阴极电极212。该阳极电极210与阴极电极212之间保持一间距，用于设置阴极发射体208。

本实施例中，所述阳极电极210与阴极电极212的长度为100微米～400微米，宽度为30微米～100微米，厚度为10微米～100微米。所述每个网格214中的阳极电极210与阴极电极212之间的间距为150微米～450微米。本实施例中，所述阳极电极210与阴极电极212的长度优选为150微米，宽度优选为50微米，厚度优选为50微米。其中，该阳极电极210与阴极电极212的厚度大于上述行电极引线204与列电极引线206的厚度，以利于后续步骤中设置碳纳米管薄膜。所述阳极电极210与阴极电极212的材料为导电浆料，其成分与上述行电极引线204与列电极引线206的材料成分相同。

步骤四，制备至少一碳纳米管薄膜。

该碳纳米管薄膜的制备方法具体包括以下步骤：

首先，提供一碳纳米管阵列，优选地，该碳纳米管阵列为超顺排碳纳米管阵列。

本实施例中，碳纳米管阵列的制备方法采用化学气相沉积法，其具体步骤包括：(a)提供一平整基底，该基底可选用P型或N型硅基底，或选用形成有氧化层的硅基底，本实施例优选为采用4英寸的硅基底；(b)在基底表面均匀形成一催化剂层，该催化剂层材料可选用铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)或其任意组合的合金之一；(c)将上述形成有催化剂层的基底在700℃～900℃的空气中退火约30分钟～90分钟；(d)将处理过的基底置于反应炉中，在保护气体环境下加热到500℃～740℃，然后通入碳源气体反应约5分钟～30分钟，生长得到碳纳米管阵列，其高度大于100微米。该碳纳米管阵列为多个彼此平行且垂直于基底生长的碳纳米管形成的纯碳纳米管阵列。该碳纳米管阵列与上述基底面积基本相同。通过上述控制生长条件，该超顺排碳纳米管阵列中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。

本实施例中碳源气可选用乙炔、乙烯、甲烷等化学性质较活泼的碳氢化合物，本实施例优选的碳源气为乙炔；保护气体为氮气或惰性气体，本实施例优选的保护气体为氩气。

可以理解，本实施例提供的碳纳米管阵列不限于上述制备方法。本实施例提供的碳纳米管阵列中的碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。其中，该单壁碳纳米管的直径为0.5纳米～50纳米，该双壁碳纳米管的直径为1.0纳米～50纳米，该多壁碳纳米管的直径为1.5纳米～50纳米。

其次，采用一拉伸工具从碳纳米管阵列中拉取获得一碳纳米管薄膜。

该碳纳米管薄膜的制备具体包括以下步骤：(a)从上述碳纳米管阵列中选定一定宽度的多个碳纳米管片断，本实施例优选为采用具有一定宽度的胶带接触碳纳米管阵列以选定一定宽度的多个碳纳米管束；(b)以一定速度沿基本垂直于碳纳米管阵列生长方向拉伸多个该碳纳米管束，以形成一连续的碳纳米管薄膜。

在上述拉伸过程中，该多个碳纳米管束在拉力作用下沿拉伸方向逐渐脱离基底的同时，由于范德华力作用，该选定的多个碳纳米管束分别与其他碳纳米管束首尾相连地连续地被拉出，从而形成一碳纳米管薄膜。所述碳纳米管薄膜包括多个首尾相连且择优取向排列的碳纳米管束，相邻的碳纳米管束之间通过范德华力连接。该碳纳米管束包括多个长度相等且相互平行排列的碳纳米管，相邻碳纳米管之间通过范德华力连接，且碳纳米管的排列方向基本平行于碳纳米管薄膜的拉伸方向。

可以理解，本实施例中，该碳纳米管薄膜的宽度与碳纳米管阵列所生长的基底的尺寸有关，该碳纳米管薄膜的长度不限，可根据实际需求制得。本实施例中采用4英寸的基底生长超顺排碳纳米管阵列，所制备的碳纳米管薄膜的宽度为0.01厘米～10厘米，厚度为10纳米～100微米。可以理解，当采用较大的基底生长超顺排碳纳米管阵列时，可以得到更宽的碳纳米管薄膜。

由于本实施例制备的超顺排碳纳米管阵列中的碳纳米管非常纯净，且由于碳纳米管本身的比表面积非常大，所以该碳纳米管薄膜本身具有较强的粘性。

步骤五，将至少一上述碳纳米管薄膜铺设覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底202上形成一碳纳米管薄膜结构，且碳纳米管薄膜结构中的碳纳米管的排列方向从阴极电极212向阳极电极210延伸。

可以理解，所述将至少一上述碳纳米管薄膜设置于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底202上的步骤可以为直接将至少一碳纳米管薄膜铺设覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底202上形成一碳纳米管薄膜结构，或先将至少一上述碳纳米管薄膜制备成一自支撑的碳纳米管薄膜结构，再将该自支撑的碳纳米管薄膜结构设置于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底202上，使该碳纳米管薄膜结构将绝缘基底202上的电极和电极引线完全覆盖。

所述直接将至少一碳纳米管薄膜铺设覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底202上形成一碳纳米管薄膜结构的方法中，可以直接将至少一碳纳米管薄膜铺设覆盖于整个设置有电极和电极引线的绝缘基底202上，通过其本身的粘性直接粘附于阴极电极212与阳极电极210表面。由于碳纳米管薄膜本身具有良好的导电性，所以与阴极电极212和阳极电极210实现电连接。可以理解，当制备大面积场发射电子器件200时，本实施例中还可以将至少两个碳纳米管薄膜平行且无间隙排列铺设覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底202上，形成一碳纳米管薄膜结构。进一步，还可以将至少两个碳纳米管薄膜直接重叠铺设，或平行且无间隙排列和重叠铺设于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底202上，形成一碳纳米管薄膜结构。本实施例中，要确保该碳纳米管薄膜结构中的碳纳米管的排列方向相同，且碳纳米管的排列方向从阴极电极212向阳极电极210延伸。本实施例中，由于在后续步骤中要将碳纳米管薄膜结构加工成多个平行且等间隔排列的碳纳米管长线，因此，碳纳米管薄膜的层数不易太多，优选为1～5层。

可以理解，为了将该碳纳米管薄膜结构更牢固的固定于阴极电极212之上，并更有效的与阴极电极212电连接，将至少一碳纳米管薄膜铺设覆盖于整个设置有电极和电极引线的绝缘基底202上形成一碳纳米管薄膜结构之前，还可以先在阴极电极212上涂敷一层导电胶。

本实施例还可进一步使用有机溶剂处理上述碳纳米管薄膜结构。具体的，可通过试管将有机溶剂滴落在所述碳纳米管薄膜结构表面浸润整个碳纳米管薄膜结构。或者，也可将碳纳米管薄膜结构体整个浸入盛有有机溶剂的容器中浸润。该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中优选采用乙醇。该碳纳米管薄膜经有机溶剂浸润处理后，在挥发性有机溶剂的表面张力的作用下，碳纳米管薄膜结构中的平行的碳纳米管片断会部分聚集成碳纳米管束，因此，该碳纳米管薄膜表面体积比小，粘性降低，且具有良好的机械强度及韧性，应用有机溶剂处理后的碳纳米管薄膜性能更加优异。

所述先将至少一上述碳纳米管薄膜制备成一自支撑的碳纳米管薄膜结构，再将该碳纳米管薄膜结构设置于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底202上的步骤具体包括以下步骤：提供一支撑体；将至少一个碳纳米管薄膜粘附于支撑体表面，并去除支撑体外多余的碳纳米管薄膜，形成一碳纳米管薄膜结构；采用有机溶剂处理上述碳纳米管薄膜结构；将有机溶剂处理后的碳纳米管薄膜结构从上述支撑体上取下，并铺设覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底202上。可以理解，本实施例中还可以将至少两个碳纳米管薄膜平行且无间隙排列或/和重叠铺设于支撑体上，形成一碳纳米管薄膜结构。所述碳纳米管薄膜结构中的碳纳米管排列方向相同。将有机溶剂处理后的碳纳米管薄膜结构从上述支撑体上取下，并铺设覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底202上时，要确该保碳纳米管薄膜结构中的碳纳米管排列方向从阴极电极212向阳极电极210延伸。本实施例中，由于在后续步骤中要将碳纳米管薄膜结构加工成多个平行且等间隔排列的碳纳米管长线，因此，碳纳米管薄膜结构的层数不易太多，优选为1～5层。

本实施例中，该支撑体的大小可依据实际需求确定。上述支撑体可选用一基板或框架，上述碳纳米管薄膜可利用其本身的粘性直接粘附于基板或框架上。碳纳米管薄膜粘附在基板或框架上，基板或框架外多余的碳纳米管薄膜部分可以用小刀刮去。该碳纳米管薄膜结构经有机溶剂浸润处理后，在挥发性有机溶剂的表面张力的作用下，碳纳米管薄膜结构中的平行的碳纳米管片断会部分聚集成碳纳米管束。而且，使得碳纳米管薄膜结构粘性降低，具有良好的机械强度及韧性，容易从支撑体上取下，得到一自支撑的碳纳米管薄膜结构。

本实施例中，将自支撑的碳纳米管薄膜结构铺设覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底202上之前，可以先在阴极电极212表面涂敷一层导电胶，以利于更牢固的将碳纳米管薄膜结构固定于阴极电极212上，并与阴极电极212有效电连接。

本实施例中，可进一步包括采用丝网印刷法制备一固定电极(图中未显示)设置于阴极电极212之上，该固定电极将碳纳米管薄膜结构牢固的固定于固定电极与阴极电极212之间。

步骤六，切割碳纳米管薄膜结构，使阳极电极210与阴极电极212之间的碳纳米管薄膜结构断开，形成多个平行排列的碳纳米管长线固定于阴极电极212上作为阴极发射体208，从而得到一场发射电子器件200。

所述切割碳纳米管薄膜结构的方法为激光烧蚀法、电子束扫描法或加热熔断法。本实施例中，优选采用激光烧蚀法切割碳纳米管薄膜结构，具体包括以下步骤：

首先，采用一定宽度的激光束沿着每个行电极引线204进行扫描，去除不同行的电极之间的碳纳米管薄膜结构，使得留下的碳纳米管薄膜结构仅设置于同一行的阴极电极212与阳极电极210之上。其中，所述激光束的宽度等于位于相邻两行的阴极电极212之间的行间距离。

其次，采用一定宽度的激光束沿着每个列电极引线206进行扫描，去除列电极引线206与相邻阳极电极210之间的碳纳米管薄膜结构，并使得同一网格214中的阴极电极212与阳极电极210之间的碳纳米管薄膜结构与阳极电极210断开。该步骤中，在碳纳米管薄膜的断裂处会形成多个电子发射端222，且电子发射端222与阳极电极210之间形成一间隔。其中，所述激光束的宽度大于列电极引线206与相邻阳极电极210之间的距离。

可以理解，上述采用激光烧蚀法切割碳纳米管薄膜结构的方法还可以通过较窄的激光束多次扫描实现。

由于该碳纳米管薄膜结构经有机溶剂浸润处理后，在挥发性有机溶剂的表面张力的作用下，碳纳米管薄膜结构中的平行的碳纳米管片断会部分聚集收缩成碳纳米管束，且碳纳米管束首尾相连定向排列，所以采用激光烧蚀法切割碳纳米管薄膜结构后，在阳极电极210与阴极电极212之间形成多个平行且等间隔排列的碳纳米管长线作为阴极发射体208。

可以理解，本实施例中，还可以先采用一定宽度的激光束沿着每个列电极引线206进行扫描，去除列电极引线206与相邻阳极电极210之间的碳纳米管薄膜结构，并使得同一网格214中的阴极电极212与阳极电极210之间的碳纳米管薄膜结构与阳极电极210断开；再采用一定宽度的激光束沿着每个行电极引线204进行扫描，去除不同行的电极之间的碳纳米管薄膜。

本实施例中，上述切割碳纳米管薄膜结构的方法可以在大气环境或其它含氧的环境下进行。采用激光烧蚀法去除多余的碳纳米管，激光功率与扫描速度可以根据实际情况选择。本实施例中，优选地，所用的激光束的功率为10～50瓦，扫描速度为10～1000毫米/分钟。所述激光束的宽度为100微米～400微米。

可以理解，本实施例中，还可以先将至少一上述碳纳米管薄膜设置于上述绝缘基底202上形成一碳纳米管薄膜结构，且该碳纳米管薄膜结构将该绝缘基底202覆盖，再在该碳纳米管薄膜结构上制备电极引线以及电极，最后再切割碳纳米管薄膜结构形成一场发射电子器件200。该方法制备的场发射电子器件200中，阴极发射体208与绝缘基底202接触设置。

本实施例中，采用丝网印刷法制备大面积场发射电子器件200的电极和电极引线，且通过激光烧蚀法切割和去除碳纳米管薄膜制作阴极发射体208，无需对阴极发射体208激活或赋能处理的过程，步骤简单，易于操作，成本较低。而且，切割该碳纳米管薄膜制备的阴极发射体208位于阳极电极210与阴极电极212之间的位置相同，所以该场发射电子器件200发射的电子均匀性好。

请参阅图3，本技术方案实施例进一步提供一种场发射电子器件200，包括一绝缘基底202，多个电子发射单元220设置于该绝缘基底202上，以及多个行电极引线204与多个列电极引线206设置于该绝缘基底202上。所述多个行电极引线204与列电极引线206分别平行且等间隔设置于绝缘基底202上，且，在行电极引线204与列电极引线206交叉处由一介质绝缘层216隔离，以防止短路。每两个相邻的行电极引线204与两个相邻的列电极引线206形成一网格214，且每个网格214定位一个电子发射单元220。

所述多个电子发射单元220对应设置于上述网格214中，且每个网格214中设置一个电子发射单元220。每个电子发射单元220包括一阳极电极210与一阴极电极212，以及一阴极发射体208。该阳极电极210与阴极电极212对应且间隔设置。该阴极发射体208设置于阳极电极210与阴极电极212之间，且，阴极发射体208一端与阴极电极212电连接，另一端指向阳极电极210。该阴极发射体208与绝缘基底202间隔设置或设置于绝缘基底202上。本实施例中，同一行的电子发射单元220中的阳极电极210与同一行电极引线204电连接，同一列的电子发射单元220中的阴极电极212与同一列电极引线206电连接。

所述阴极发射体208包括多个平行且等间隔排列的碳纳米管长线，每个碳纳米管长线的一端与阴极电极212电连接，另一端指向阳极电极210，作为电子发射体218的电子发射端222。该电子发射端222与阳极电极210之间的距离为10微米～200微米。该阴极发射体208一端与阴极电极212的电连接方式可以为通过一导电胶电连接，也可以通过分子间力或者其他方式实现。该碳纳米管长线的长度为200微米～400微米，且相邻的碳纳米管长线之间的间距为1纳米～100纳米。该碳纳米管长线中包括多个首尾相连且择优取向排列的碳纳米管束，相邻的碳纳米管束之间通过范德华力连接。该碳纳米管束中包括多个平行且紧密排列的碳纳米管。所述碳纳米管长线中的碳纳米管为单壁、双壁或多壁碳纳米管。所述碳纳米管的长度范围为10微米～100微米，且碳纳米管的直径小于15纳米。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (19)

1.一种场发射电子器件的制备方法，其包括以下步骤：

提供一绝缘基底；

在该绝缘基底上分别制备多个平行且等间隔设置的行电极引线与列电极引线，该多个行电极引线与列电极引线交叉设置形成网络，每两个相邻的行电极引线与每两个相邻的列电极引线相互交叉形成一网格；

行在上述绝缘基底上制备多个阳极电极与多个阴极电极，在每个网格中间隔设置一阳极电极与一阴极电极；

形成一碳纳米管薄膜结构覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底上，该碳纳米管薄膜结构中的碳纳米管的排列方向从阴极电极向阳极电极延伸；

切割碳纳米管薄膜结构，使阳极电极与阴极电极之间的碳纳米管薄膜结构断开，形成多个平行排列的碳纳米管长线固定于阴极电极上作为阴极发射体，从而得到一场发射电子器件。

2.如权利要求1所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述0制备行电极引线与列电极引线，以及制备阴极电极与阳极电极的方法包括丝网印刷法、溅射法或蒸镀法。

3.如权利要求1所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述制备多个平行且等间隔设置的行电极引线与列电极引线的步骤具体包括以下步骤：在绝缘基底上印制多个平行且等间隔设置的行电极引线；在行电极引线与待形成的列电极引线交叉处印制多个介质绝缘层；在绝缘基底上印制多个平行且等间隔设置的列电极引线。

4.如权利要求1所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所0述形成一碳纳米管薄膜结构覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底上的步骤具体包括以下步骤：制备至少一碳纳米管薄膜；将至少一碳纳米管薄膜沿着阴极电极向阳极电极延伸的方向直接铺设于设置有电极和电极引线的绝缘基底上，形成一碳纳米管薄膜结构。

5.如权利要求4所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述形成一碳纳米管薄膜结构覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底上的步骤进一步包括以下步骤：将至少两个碳纳米管薄膜平行且无间隙排列或/和重叠铺设于设置有电极和电极引线的绝缘基底上，形成一碳纳米管薄膜结构。

6.如权利要求5所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述形成一碳纳米管薄膜结构覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底上的步骤进一步包括一采用有机溶剂处理该碳纳米管薄膜结构的步骤。

7.如权利要求1所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述形成一碳纳米管薄膜结构覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底上的步骤具体包括以下步骤：制备至少一碳纳米管薄膜；提供一支撑体；将至少一个碳纳米管薄膜粘附于支撑体表面，并去除支撑体外多余的碳纳米管薄膜，形成一碳纳米管薄膜结构；采用有机溶剂处理上述碳纳米管薄膜结构；将有机溶剂处理后的碳纳米管薄膜结构从上述支撑体上取下，并铺设覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底上。

8.如权利要求7所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述形成一碳纳米管薄膜结构覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底上的步骤进一步包括以下步骤：将至少两个碳纳米管薄膜平行且无间隙排列或/和重叠铺设于支撑体表面，形成一碳纳米管薄膜结构。

9.如权利要求5或8所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管薄膜结构中的碳纳米管排列方向相同。

10.如权利要求4或7所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述制备碳纳米管薄膜的步骤具体包括以下步骤：提供一碳纳米管阵列形成于一基底上；采用一拉伸工具从碳纳米管阵列中拉取获得一碳纳米管薄膜，该碳纳米管薄膜中的碳纳米管沿拉伸方向定向排列。

11.如权利要求10所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述拉取获得碳纳米管薄膜的步骤具体包括以下步骤：从上述碳纳米管阵列中选定一定宽度的多个碳纳米管片断；沿垂直于碳纳米管阵列生长方向拉伸多个该碳纳米管片断，以形成一连续的碳纳米管薄膜，且该碳纳米管薄膜中纳米管沿同一方向择优取向排列。

12.如权利要求6或7所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述采用有机溶剂处理该碳纳米管薄膜结构的步骤为通过试管将有机溶剂滴落在所述碳纳米管薄膜结构表面浸润整个碳纳米管薄膜结构或将碳纳米管薄膜结构整个浸入盛有有机溶剂的容器中浸润。

13.如权利要求12所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿。

14.如权利要求1所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述形成一碳纳米管薄膜结构覆盖于上述设置有电极和电极引线的绝缘基底上的步骤进一步包括一制备固定电极位于阴极电极之上的步骤。

15.如权利要求1所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述切割碳纳米管薄膜结构的方法包括激光烧蚀法、电子束扫描法或加热熔断法。

16.如权利要求15所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述切割碳纳米管薄膜结构的步骤具体包括以下步骤：采用一定宽度的激光束沿着每个行电极引线进行扫描，去除不同行的电极之间的碳纳米管薄膜结构，使得留下的碳纳米管薄膜结构仅设置于同一行的阴极电极与阳极电极之上；采用一定宽度的激光束沿着每个列电极引线进行扫描，去除列电极引线与相邻阳极电极之间的碳纳米管薄膜结构，并使得同一网格中的阴极电极与阳极电极之间的碳纳米管薄膜结构与阳极电极断开。

17.如权利要求16所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述激光束的宽度为100微米～400微米。

18.如权利要求16所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述激光束的功率为10～50瓦。

19.如权利要求16所述的场发射电子器件的制备方法，其特征在于，所述激光束扫描的速度为10～100毫米/分钟。

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