CN103021762A - 一种场发射阴极的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种场发射阴极的处理方法,包括:通过磁控溅射仪上预留的电极接口引出溅射室;样品作为磁控溅射的基片,用直流溅射方式在其表面上溅射不同厚度的超薄纳米纯镍膜。
Description
技术领域
本发明属于FED领域,特别涉及一种对丝网印刷的多壁碳纳米管(MWCNTs)薄膜表面进行改性的方法。
背景技术
FED显示器件面临的主要困难除了真空封装等问题外,均来自于阴极制作工艺。控制场发射的均匀性和稳定性、降低驱动电路成本等难点都直接受FED阴极材料和结构的制约。Spindt型器件要求在一个像素点大小范围内制作成百上千的“尖锥加圆孔”阴极阵列。这使光刻工艺和薄膜制备十分复杂,制作成本也非常昂贵。阴极制作工艺的难题也造成了尖锥阵列形状的均匀性较差,器件整体稳定性不理想,导致Spindt型FED的进一步发展非常困难。
CNTs薄膜阴极虽然拥有比金属、硅尖阵列、类金刚石薄膜更为优秀的场发射特性,但是目前发展的阴极加工方法和工艺,却都存在着一定缺陷,发射均匀性、场屏蔽效应等问题没有得到很好解决。难以真正开发和生产出大规模实用CNTs-FED器件。CNTs场发射阴极制备工艺主要有直接生长和移植两种方法。直接生长法制备定向碳纳米管薄膜场发射性能相当出色,但是工艺复杂,成本较高,不易产业化。在移植方法中,丝网印刷或涂敷法制备无序CNTs薄膜,工艺简单且成本较低,适合制作大面积FED显示器阴极和大规模工业应用。但是制作的CNTs相互缠结,表面被制浆材料包围,尖端不突出,烧结后残留的有机物仍严重影响CNTs薄膜的场发射性能。为解决这些问题,人们尝试过等离子体轰击、离子束照射、胶带粘贴]、机械摩擦和软胶辊碾压等方法对丝网印刷的FED阴极进行处理,但由于薄膜受到损害,或者不易精确控制处理过程和效果等问题,导致场发射性能的改善也受到一定限制。
丝网印刷法(或涂敷法)制备碳管薄膜FED阴极的方法具有良好的实际应用前景,但场发射性能却差强人意(主要表现在开启电压、发射电流和发射稳定性等方面)。
发明内容
本发明提供一种对丝网印刷的多壁碳纳米管(MWCNTs)薄膜表面进行改性的方法,包括:
将硅片裁成20mm×20mm基片,清洗干净;
化学气相沉积法制备MWCNT;
取纯化后的MWCNT粉末在无水乙醇中用超声波分散,室温下自然晾干并充分研磨,再与有机载体混合搅拌1~2小时后作为阴极浆料;
在玻璃基板上印制一层60rnm×25mm面积的银浆薄膜电极;
银浆尚未干燥时,及时用涂敷法在其表面制备10nunx10mm的MWCNTs薄膜,并用机械压力反复压制;
晾干后刷掉表面粘接不牢靠的多余碳管,并对制好的试样进行高温烧结;
待炉温自然冷却后,在样品上焊接四根导线,并通过磁控溅射仪上预留的电极接口引出溅射室;
样品作为磁控溅射的基片,用直流溅射方式在其表面上溅射不同厚度的超薄纳米纯镍膜。
为了在镀Ni的过程中能够实时监控样品电阻的变化,安放基片时一定要注意保持电极与磁控溅射仪之间的绝缘性。
附图说明
图1.溅射Ni膜后MWCNTs样品表面SEM照片。
图2.溅射Ni膜后MWCNTs样品场发射V-I曲线。
具体实施方式
本发明提供一种对丝网印刷的多壁碳纳米管(MWCNTs)薄膜表面进行改性的方法,包括:将硅片裁成20mm×20mm基片,清洗干净;化学气相沉积法制备MWCNT;取纯化后的MWCNT粉末在无水乙醇中用超声波分散,室温下自然晾干并充分研磨,再与有机载体混合搅拌1~2小时后作为阴极浆料;在玻璃基板上印制一层60rnm×25mm面积的银浆薄膜电极;银浆尚未干燥时,及时用涂敷法在其表面制备10nunx10mm的MWCNTs薄膜,并用机械压力反复压制;晾干后刷掉表面粘接不牢靠的多余碳管,并对制好的试样进行高温烧结;待炉温自然冷却后,在样品上焊接四根导线,并通过磁控溅射仪上预留的电极接口引出溅射室;样品作为磁控溅射的基片,用直流溅射方式在其表面上溅射不同厚度的超薄纳米纯镍膜。
为了在镀Ni的过程中能够实时监控样品电阻的变化,安放基片时一定要注意保持电极与磁控溅射仪之间的绝缘性。
图1是溅射Ni膜后MWCNTs样品表面SEM照片(仪器型号:JSM-6700F,日本电子株式会社)。溅射时间分别为205和605(反映不同的Ni厚度)。其中,(a)和(b)是溅射205的同一样品不同位置和放大倍数的图片,(c)和(d)是溅射605的同一样品。可以看到,溅射205后,碳管表面覆有颗粒状Ni团簇,碳管形态比较清晰完整,溅射605后样品表面已经被Ni膜包裹但是碳管的尖端仍能分辨。
图2是Ni-MWCNTs样品的场发射特性(V-I)曲线。根据实验数据,虽然纯碳管样品首先测到发射电流,但电流却增加的比较慢,开启电压反而大于溅射了Ni的样品(溅射205和605后开启电压分别降低10.9%和5.2%)。这是由于涂敷法制备的纯MWCNTs样品会有个别特别突出的发射点优先发射,而Ni-MWCNTs样品由于Ni结合或吸附改善了样品的导电性,虽然起始发射较晚,但当电压超过开启电压后,发射电流急剧上升,而纯碳管样品发射电流却增加较慢。1800V产生的发射电流出现了数量级差异(三组电流值分别为:274μA、140μA和13μA),Ni-MWCNTs样品的场发射性能明显得到了改善。根据图2的F-N线性拟合曲线可以看出,Ni-MWCNTs样品之间F-N拟合直线的斜率变化不大,但却均比纯碳管要小。发射电流的稳定性得到了显著提升。
Claims (1)
1.一种场发射阴极的处理方法,包括:
将硅片裁成20mm×20mm基片,清洗干净;
化学气相沉积法制备MWCNT;
取纯化后的MWCNT粉末在无水乙醇中用超声波分散,室温下自然晾干并充分研磨,再与有机载体混合搅拌1~2小时后作为阴极浆料;
在玻璃基板上印制一层60rnm×25mm面积的银浆薄膜电极;
银浆尚未干燥时,及时用涂敷法在其表面制备10nunx10mm的MWCNTs薄膜,并用机械压力反复压制;
晾干后刷掉表面粘接不牢靠的多余碳管,并对制好的试样进行高温烧结;
待炉温自然冷却后,在样品上焊接四根导线,并通过磁控溅射仪上预留的电极接口引出溅射室;
样品作为磁控溅射的基片,用直流溅射方式在其表面上溅射不同厚度的超薄纳米纯镍膜。
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2012
- 2012-12-25 CN CN2012105764703A patent/CN103021762A/zh active Pending
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Application publication date: 20130403 |