CN203134742U - 一种新型金属基碳纳米管场发射冷阴极 - Google Patents
一种新型金属基碳纳米管场发射冷阴极 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203134742U CN203134742U CN 201320127954 CN201320127954U CN203134742U CN 203134742 U CN203134742 U CN 203134742U CN 201320127954 CN201320127954 CN 201320127954 CN 201320127954 U CN201320127954 U CN 201320127954U CN 203134742 U CN203134742 U CN 203134742U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon nanotube
- nanotube field
- cathode
- cold cathode
- field emission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 38
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000002238 carbon nanotube film Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
本实用新型公开了一种新型碳纳米管场发射冷阴极，包括金属基底，金属基底表面有立体微结构阵列，所述的金属基底的立体微结构阵列上有碳纳米管薄膜层，新型碳纳米管场发射冷阴极可以实现比现有碳纳米管场发射冷阴极更高的电流发射能力和发射稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种真空电子技术和新材料技术的交叉领域中的碳纳米管场发射冷，尤其涉及一种新型碳纳米管场发射冷阴极。
背景技术
场发射是固体在强电场作用下发射电子的现象，场发射与其他形式的电子发射在本质上是不同的。热电子发射、光电子发射、次级电子发射等是固体内部电子获得热能、光子能量和初电子能量，被激发到高于表面势垒的能量状态后才能从固体表面逸出，而场发射则是电子在强电场的作用下穿透势垒而逸出，因而其所能达到的发射电流密度要比其他形式的电子发射高几个数量级，在场发射显示器、高功率微波技术、强流电子束源、新型传感器等方面具有很好的应用前景，所以场发射冷阴极一直受到各国的高度重视。特别是由于强流电子束源可广泛应用于强流加速器、高功率微波和电子束辐照等领域，对于物理、化学、信息、材料、生命、生物、医学、国防等科学领域有着重要的应用背景。
在场发射技术的发展过程中，提高电流发射能力和提高发射可靠性及稳定性始终是其重要的两个方面。因此，场发射冷阴极由于具有比常规阴极高的多的电子发射能力而成为近几年来的热点研究领域。研究人员不断寻求提高冷阴极发射性能的途径，冷阴极也因此从1968年C. A. Spindt提出的尖锥阵列型场发射冷阴极发展到了目前的以碳纳米管、金刚石等薄膜材料为发射体的薄膜型冷阴极。这类阴极通常具有优异的场发射特性，特别是由于碳纳米管尖端的数量密度较大，因而发射电流较大。但是碳纳米管密度过大时，就会出现屏蔽效应，从而使发射电流随碳纳米管的密度而增加的趋势受到限制。另外，传统的碳纳米管薄膜的生长基底通常是半导体硅，当碳纳米管薄膜的发射电流过大时，碳纳米管和基底之间的接触电阻在大电流下会引起巨大的焦耳热，造成碳纳米管发射尖端的损坏，从而导致场发射阴极失效或者受损。
为解决上述问题，我们曾在碳纳米管薄膜生长的硅基底上引入立体微结构和金属缓冲层，以微结构来增加单位阴极平面上的发射区域面积，减小电流屏蔽效应，实现电流发射能力的提高，以金属缓冲层来减小碳纳米管-导电基底之间的接触电阻，降低大电流发射时的热效应，从而提高阴极的发射稳定性。
然而，金属材料在电流传输能力和热学性能方面均显著好于半导体材料。因此，本发明提出一种在带有立体微结构的金属基底生长的碳纳米管薄膜型冷阴极，以实现更好的电流发射能力和发射稳定性。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种新型碳纳米管场发射冷阴极，能够实现比现有碳纳米管场发射冷阴极更高的电流发射能力和发射稳定性。
本实用新型采用下述技术方案：一种新型碳纳米管场发射冷阴极，包括金属基底，金属基底表面有立体微结构阵列，所述的金属基底的立体微结构阵列上有碳纳米管薄膜层。
所述的金属基底的立体微结构上还有石墨烯过渡层，所述的碳纳米管薄膜层在石墨烯过渡层上。
所述的金属基底为铜基底或不锈钢基底。
所述的立体微结构阵列为圆锥体微结构阵列。
本实用新型提供一种新型碳纳米管场发射冷阴极，可以实现比现有碳纳米管场发射冷阴极更高的电流发射能力和发射稳定性； 其中金属表面的立体结构能够有效提高阴极的电子发射能力，可以使碳纳米管冷阴极的电流发射能力得到提高；金属基底、石墨烯过渡层均具有良好的导热、导电性能，可以减小碳纳米管与基底之间的接触电阻，从而可以提高发射稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的碳纳米管场发射冷阴极的结构示意图；
图2为图1的立体结构示意图；
图3为本实用新型的具有石墨烯过渡层的碳纳米管场发射冷阴极的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型一种新型碳纳米管场发射冷阴极，包括金属基底1，金属基底1表面有立体微结构阵列2，所述的金属基底的立体微结构阵列上2有碳纳米管薄膜3；所述的立体微结构阵列2为圆锥体微结构阵列或其他微结构阵列，立体微结构用来增强基底表面附近的电场强度，抑制电场屏蔽，以提高阴极电流发射能力。所述的金属基底1为铜基底或不锈钢基底，还可以是其它金属基底或合金基底，以金属基底来减小碳纳米管-导电基底之间的接触电阻，降低大电流发射时的热效应，从而提高阴极的发射稳定性。圆锥体微结构底边的几何尺度设为a，两个圆锥体微结构底部相邻两边的间距设为b，a和b大小根据实际需要而定，（例如a为1-100微米，b为0-100微米），圆锥体微结构的材质和金属基底相同。
如图3所示，所述的金属基底1的立体微结构2上还有石墨烯过渡层4，所述的碳纳米管薄膜层3在石墨烯过渡层4上。
Claims (4)
1.一种新型碳纳米管场发射冷阴极，其特征在于：包括金属基底，金属基底表面有立体微结构阵列，所述的金属基底的立体微结构阵列上有碳纳米管薄膜层。
2.根据权利要求1所述的新型碳纳米管场发射冷阴极，其特征在于：所述的金属基底的立体微结构上还有石墨烯过渡层，所述的碳纳米管薄膜层在石墨烯过渡层上。
3.根据权利要求1所述的新型碳纳米管场发射冷阴极，其特征在于：所述的金属基底为铜基底或不锈钢基底。
4.根据权利要求1所述的新型碳纳米管场发射冷阴极，其特征在于：所述的立体微结构阵列为圆锥体微结构阵列。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201320127954 CN203134742U (zh) | 2013-03-20 | 2013-03-20 | 一种新型金属基碳纳米管场发射冷阴极 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201320127954 CN203134742U (zh) | 2013-03-20 | 2013-03-20 | 一种新型金属基碳纳米管场发射冷阴极 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203134742U true CN203134742U (zh) | 2013-08-14 |
Family
ID=48942693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201320127954 Expired - Fee Related CN203134742U (zh) | 2013-03-20 | 2013-03-20 | 一种新型金属基碳纳米管场发射冷阴极 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203134742U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105742139A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-07-06 | 南京邮电大学 | 一种复合型场发射阴极发射源及其制备方法 |
| CN111128634A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-05-08 | 深圳先进技术研究院 | 石墨烯场发射阴极及其制备方法 |
| CN111128635A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-05-08 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种强流重复频率碳纳米管增强银冷阴极及制备方法 |
-
2013
- 2013-03-20 CN CN 201320127954 patent/CN203134742U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105742139A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-07-06 | 南京邮电大学 | 一种复合型场发射阴极发射源及其制备方法 |
| CN111128634A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-05-08 | 深圳先进技术研究院 | 石墨烯场发射阴极及其制备方法 |
| CN111128635A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-05-08 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种强流重复频率碳纳米管增强银冷阴极及制备方法 |
| CN111128635B (zh) * | 2019-12-24 | 2023-04-07 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种强流重复频率碳纳米管增强银冷阴极及制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103050346B (zh) | 场致发射电子源及其碳纳米管石墨烯复合结构的制备方法 | |
| CN102339699B (zh) | 基于石墨烯的场发射三极结构 | |
| US7982382B2 (en) | Thermionic electron source | |
| Mittal et al. | Recent progress in nanostructured next-generation field emission devices | |
| CN105336560B (zh) | 反射式速调管及电子发射装置 | |
| CN203134742U (zh) | 一种新型金属基碳纳米管场发射冷阴极 | |
| CN104795298B (zh) | 电子发射装置及显示器 | |
| CN100446155C (zh) | 可印制的纳米材料冷阴极浆料及其场发射冷阴极的制备方法和应用 | |
| CN101740279A (zh) | 场发射阴极板及其制造方法 | |
| TW201005785A (en) | Electron emission device | |
| US7915797B2 (en) | Thermionic electron source | |
| CN105448620B (zh) | 场发射阴极及场发射装置 | |
| CN101556885B (zh) | 电子发射装置及显示装置 | |
| CN102543633B (zh) | 场发射阴极装置及场发射显示器 | |
| US20140184092A1 (en) | Field emission cathode device and driving method | |
| CN201359984Y (zh) | 一种复合式场致发射阴极结构 | |
| CN102832085B (zh) | 一种大电流发射的复合阴极结构 | |
| Hojati-Talemi et al. | High performance bulk metallic glass/carbon nanotube composite cathodes for electron field emission | |
| Shin et al. | Excellent field emission properties from carbon nanotube field emitters fabricated using a filtration-taping method | |
| CN104616945B (zh) | 一种场致发射冷阴极 | |
| CN104576267B (zh) | 一种表面传导电子发射源结构及其制作方法 | |
| CN105244246B (zh) | 场发射阴极及场发射装置 | |
| CN103035461B (zh) | 电子发射装置及显示装置 | |
| CN101488431A (zh) | 一种复合式场致发射阴极结构及其制备方法 | |
| Yang et al. | Field emission property of multi-cathode electron sources with vertically aligned CNT arrays |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130814 Termination date: 20190320 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |