JP2016126993A - Carbon nanotube paste for high-output field-emission emitter, and manufacturing method thereof - Google Patents

Carbon nanotube paste for high-output field-emission emitter, and manufacturing method thereof Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon nanotube paste and a manufacturing method thereof.SOLUTION: A carbon nanotube paste comprises: first nanopowder of an insulative refractory; second nanopowder of a metal oxide; solvent to disperse the first nanopowder and the second nanopowder; carbon nanotube which is dispersed in the solvent as a field emission source; and an organic binder added to the solvent for adhesion with an emitter electrode. Therefore, it is possible to hold a high-output property even after having gone through a high-temperature step for manufacturing a carbon nanotube emitter.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はカーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ：ＣＮＴ）ペースト（Ｐａｓｔｅ）及びそれの製造方法に関わり、より詳細にはカーボンナノチューブエミッタの形成の後にも高出力特性を保持することのできる高出力電界放出エミッタ用カーボンナノチューブペースト及びそれの製造方法に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carbon nanotube (CNT) paste and a method for manufacturing the same, and more particularly, a high power field emission emitter capable of retaining high power characteristics even after the formation of a carbon nanotube emitter. The present invention relates to a carbon nanotube paste for use and a method for producing the same.

Ｘ線発生装置は静電気除去など産業用、医療用、研究用など多様な分野で使用され、Ｘ線発生装置の電子供給源として主にフィラメントが使用されてきたが、最近、医療機器など敏感なコントロールが必要な高付加価値デバイスを中心としてカーボンナノチューブが電界放出源として導入されている。   X-ray generators are used in various fields such as industrial applications such as static electricity removal, medical use, and research. Filaments have been mainly used as the electron supply source of X-ray generators. Carbon nanotubes have been introduced as field emission sources centering on high value-added devices that need to be controlled.

カーボンナノチューブの電界放出は陰電極に形成されたカーボンナノチューブ端での電気場増幅を用いてカーボンナノチューブの電子を真空中に放出する方式で、熱エネルギーによって電子を無作為方向に放出するフィラメントに比べて非常に迅速に駆動し電流密度の高いという長所がある。単一カーボンナノチューブの電界放出の際の報告された電流密度は１０９Ａ／ｃｍ２に至り、これは電界放出素子の特性の中でも独歩の優れた数値である。 The field emission of carbon nanotubes is a method in which electrons in carbon nanotubes are emitted into vacuum using electric field amplification at the end of carbon nanotubes formed on the negative electrode. Compared to filaments that emit electrons in random directions by thermal energy. It has the advantage of being driven very quickly and having high current density. The reported current density during field emission of single carbon nanotubes reaches 109 A / cm 2 , which is an outstanding value among the characteristics of field emission devices.

カーボンナノチューブをＸ線発生装置などデバイスのエミッタに適用する際、数十万〜数百万の個のカーボンナノチューブを一括的に陰電極に形成するようになる。   When carbon nanotubes are applied to the emitter of a device such as an X-ray generator, hundreds of thousands to millions of carbon nanotubes are collectively formed on the negative electrode.

しかし、それぞれのエミッタを単一エミッタと同一に処理するのが現実的に不可能であり、従って、デバイスに装着されたエミッタの電流密度は前記単一カーボンナノチューブに及ばなくなる。   However, it is practically impossible to treat each emitter the same as a single emitter, so that the current density of the emitter mounted in the device does not reach that single carbon nanotube.

また、Ｘ線発生装置の制作過程で最終の工程である真空パッケージングは真空チャンバの内または大気中で行われるが、この時の高温工程及び酸素との接触がカーボンナノチューブエミッタの特性を悪化させる主要な原因として指目されている。   In addition, vacuum packaging, which is the final step in the production process of the X-ray generator, is performed in the vacuum chamber or in the atmosphere, but the high temperature process and contact with oxygen at this time deteriorate the characteristics of the carbon nanotube emitter. It is pointed out as the main cause.

従って、本発明はこのような問題点を勘案したもので、本発明はカーボンナノチューブエミッタの製造のための高温工程を経た後にも高出力特性を保持することのできる高出力電界放出エミッタ用カーボンナノチューブペースト及びそれの製造方法を提供する。   Therefore, the present invention takes such problems into consideration, and the present invention is a carbon nanotube for a high-power field emission emitter that can maintain high-power characteristics even after a high-temperature process for manufacturing a carbon nanotube emitter. A paste and a method for manufacturing the same are provided.

このような課題を解決するための本発明の一実施例によるカーボンナノチューブペーストは、絶縁耐火物からなった第１ナノパウダー、金属酸化物からなった第２ナノパウダー、前記第１ナノパウダー及び第２ナノパウダーを分散させるための溶媒、電界放出源として前記溶媒に分散されるカーボンナノチューブ、及びエミッタ電極との接着のために前記溶媒に添加される有機バインダーを含む。   A carbon nanotube paste according to an embodiment of the present invention for solving such a problem includes a first nanopowder made of an insulating refractory, a second nanopowder made of a metal oxide, the first nanopowder and the first nanopowder. 2 A solvent for dispersing the nanopowder, a carbon nanotube dispersed in the solvent as a field emission source, and an organic binder added to the solvent for adhesion to the emitter electrode.

前記第１ナノパウダーは、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）及びシリア輝石（ＬｉＡｌＳｉ２Ｏ６）のうち少なくともいずれか一つを含んでいても良い。 The first nano powder may include at least one of silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and Syria pyroxene (LiAlSi 2 O 6 ).

前記第２ナノパウダーは、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）及びジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物のうちいずれか一つを含んでいても良い。   The second nano powder may include any one of oxides of nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), magnesium (Mg), yttrium (Y) and zirconium (Zr). good.

前記カーボンナノチューブは前記第１ナノパウター及び第２ナノパウターの混合物重量の５〜１５％の比率で混合されてもよい。   The carbon nanotubes may be mixed at a ratio of 5 to 15% of the mixture weight of the first nanopowder and the second nanopowder.

前記第１ナノパウダー及び前記第２ナノパウダーはモル分率基準で１０：１〜２０：１の比率で混合されてもよい。   The first nanopowder and the second nanopowder may be mixed at a ratio of 10: 1 to 20: 1 on a molar fraction basis.

前記第１ナノパウダー及び前記第２ナノパウダーは重量比基準で５：１〜３０：１ の比率で混合されてもよい。   The first nano powder and the second nano powder may be mixed at a ratio of 5: 1 to 30: 1 on a weight ratio basis.

本発明の一実施例によるカーボンナノチューブペースト製造方法は、溶媒に絶縁耐火物からなった第１ナノパウダー及び金属酸化物からなった第２ナノパウダーを分散する段階と、前記溶媒に電界放出源としてカーボンナノチューブを分散する段階と、前記溶媒に粘性を有するように有機バインダーを添加する段階と、を含む。   A method of manufacturing a carbon nanotube paste according to an embodiment of the present invention includes a step of dispersing a first nanopowder made of an insulating refractory and a second nanopowder made of a metal oxide in a solvent, and a field emission source in the solvent. A step of dispersing the carbon nanotubes, and a step of adding an organic binder so that the solvent has viscosity.

このようなカーボンナノチューブペースト及びそれの製造方法によると、カーボンナノチューブペーストに絶縁耐火物からなった第１ナノパウダー及び金属酸化物からなった第２ナノパウダーを添加することで、カーボンナノチューブエミッタの形成のための大気または真空の高温の工程を経た後にも、カーボンナノチューブエミッタの安定的な高出力特性を保持することができる。   According to the carbon nanotube paste and the manufacturing method thereof, the carbon nanotube paste is formed by adding the first nanopowder made of insulating refractory and the second nanopowder made of metal oxide to the carbon nanotube paste. Therefore, it is possible to maintain the stable high output characteristics of the carbon nanotube emitter even after the high temperature process of atmospheric or vacuum.

本発明の一実施例によるカーボンナノチューブペーストを用いて製造する電界放出エミッタの概略的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a field emission emitter manufactured using a carbon nanotube paste according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例によるカーボンナノチューブペーストの製造段階を示す流れ図である。3 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a carbon nanotube paste according to an embodiment of the present invention. 本発明によるカーボンナノチューブペーストを用いたエミッタの表面処理後のＳＥＭ写真である。It is a SEM photograph after the surface treatment of the emitter using the carbon nanotube paste by the present invention. 本発明によるカーボンナノチューブペーストを通じて製造されたエミッタの出力特性を示すグラフである。4 is a graph illustrating output characteristics of an emitter manufactured through a carbon nanotube paste according to the present invention.

本発明は多様な変更を加えることができ、多様な形態を有することできる。ここでは、特定の実施形態を図面に例示し本文に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むこととして理解されるべきである。   The present invention can be variously modified and can have various forms. Here, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this should not be construed as limiting the invention to the specific forms disclosed, but includes all modifications, equivalents or alternatives that fall within the spirit and scope of the invention.

第１、第２などの用語は多用な構成要素を説明するのに使用されることがあるが、前記構成要素は前記用語によって限定解釈されない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみとして使用される。例えば、本発明の権利範囲を外れることなく第１構成要素を第２構成要素ということができ、類似に第２構成要素も第１構成要素ということができる。   Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited to the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, the first component can be referred to as the second component without departing from the scope of rights of the present invention, and similarly, the second component can also be referred to as the first component.

本出願において使用した用語は単なる特定の実施形態を説明するために使用されたもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に示さない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書に記載された特徴、数字、ステップ、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを意味し、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないこととして理解されるべきである。   The terms used in the present application are merely used to describe particular embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular form includes the plural form unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as “comprising” or “having” mean that there are features, numbers, steps, steps, actions, components, parts or combinations thereof described in the specification. It should be understood as not excluding in advance the presence or applicability of one or more other features or numbers, steps, steps, actions, components, parts or combinations thereof.

特別に定義しない限り、技術的、科学的用語を含んでここで使用される全ての用語は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるのと同一の意味を有する。   Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Have.

一般的に使用される辞書に定義されている用語と同じ用語は関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本出願で明白に定義しない限り、理想的またも過度に形式的な意味に解釈されない。   The same terms as those defined in commonly used dictionaries should be construed to have meanings that are consistent with those in the context of the related art and are ideal or not defined unless explicitly defined in this application. Is not overly interpreted in a formal sense.

以下、図面を参照して本発明の好適な一実施例をより詳細に説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

図１は本発明の一実施例によるカーボンナノチューブペーストを用いて製造する電界放出エミッタの概略的な断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a field emission emitter manufactured using a carbon nanotube paste according to an embodiment of the present invention.

図１を参照すると、本発明の一実施例によるカーボンナノチューブペースト１００は電界放出エミッタの制作のためにエミッタ電極２００に塗布される。例えば、カーボンナノチューブペースト１００はスクリンプリンティングまたはティッピング方法を通じてエミッタ電極２００に塗布される。   Referring to FIG. 1, a carbon nanotube paste 100 according to one embodiment of the present invention is applied to an emitter electrode 200 for fabrication of a field emission emitter. For example, the carbon nanotube paste 100 is applied to the emitter electrode 200 through a screen printing or tipping method.

本発明の一実施例によるカーボンナノチューブペースト１００は絶縁耐火物からなった第１ナノパウター（１００）、金属酸化物からなった第２ナノパウダー（１２０）、前記第１ナノパウダー（１１０）及び第２ナノパウダー（１２０）を分散させるための溶媒、電界放出源として前記溶媒に分散されるカーボンナノチューブ（１３０）、及びエミッタ電極（２００）との接着のために前記溶媒に添加される有機バインダーを含む。前記溶媒と有機バインダーは乾燥または熱処理工程を続いて除去されるので、図面上に図示しない。   The carbon nanotube paste 100 according to an embodiment of the present invention includes a first nanopowder (100) made of an insulating refractory, a second nanopowder (120) made of a metal oxide, the first nanopowder (110), and a second nanopowder. A solvent for dispersing the nano powder (120), a carbon nanotube (130) dispersed in the solvent as a field emission source, and an organic binder added to the solvent for adhesion to the emitter electrode (200) . Since the solvent and the organic binder are subsequently removed by a drying or heat treatment process, they are not shown in the drawing.

前記絶縁耐火物からなった第１ナノパウダー１１０は真空たまは大気中での高温工程で耐える物質として、高温で劣化しないでその強度を十分に保持し、化学的作用などにも耐える材料から形成される。例えば、前記第１ナノパウダー１１０は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）及びシリア輝石（ＬｉＡｌＳｉ２Ｏ６）のうち少なくとも一つを含んでいても良い。 The first nano-powder 110 made of the insulating refractory is formed of a material that can withstand a high temperature process in a vacuum or in the atmosphere without being deteriorated at a high temperature and sufficiently retaining its strength and withstanding chemical action. Is done. For example, the first nano powder 110 may include at least one of silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and Syrianite (LiAlSi 2 O 6 ).

このように、カーボンナノチューブペースト１００内に絶縁対価特性を有する前記第１ナノパウダー１１０を添加することで、高温熱処理工程、例えば、真空または大気中での真空パッケージング工程の際、前記カーボンナノチューブペースト１００の高温安定性を向上させることができる。   As described above, by adding the first nanopowder 110 having insulating consideration characteristics in the carbon nanotube paste 100, the carbon nanotube paste is used in a high-temperature heat treatment process, for example, a vacuum packaging process in a vacuum or in the air. 100 high temperature stability can be improved.

前記金属酸化物からなった第２ナノパウダー１２０は高電圧状態で炭化物より伝導性のよい物質から形成される。例えば、前記第２ナノパウダー１２０はニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）及びジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物のうちいずれか一つを含んでいても良い。   The second nano-powder 120 made of the metal oxide is formed of a material having better conductivity than carbide in a high voltage state. For example, the second nanopowder 120 includes any one of oxides of nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), magnesium (Mg), yttrium (Y), and zirconium (Zr). May be.

このように、高電圧の下で炭化物より伝導性の優れた第２ナノパウダー１２０を前記カーボンナノチューブペースト１００内に添加することで、カーボンナノチューブ１３０とエミッタ電極２００と間の接触抵抗の絶対値及び偏差を減少させ、これを通じて電界放出エミッタの電流密度を増加させることができる。   Thus, by adding the second nanopowder 120 having higher conductivity than carbide under high voltage to the carbon nanotube paste 100, the absolute value of the contact resistance between the carbon nanotube 130 and the emitter electrode 200 and The deviation can be reduced, through which the current density of the field emission emitter can be increased.

前記第１ナノパウダー１１０及び前記第２ナノパウダー１２０は前記カーボンナノチューブペースト１００内に均一に混合され、これによって、エミッタ形成のためのカーボンナノチューブペースト１００の表面処理の際、より高い平坦度の表面を具現することができる。   The first nanopowder 110 and the second nanopowder 120 are uniformly mixed in the carbon nanotube paste 100, so that the surface of the carbon nanotube paste 100 for emitter formation has a higher flatness. Can be realized.

前記第１ナノパウダー１１０及び前記第２ナノパウダー１２０の混合比率によって、最終的に製造されたカーボンナノチューブエミッタの電界放出特性が異なってくる。例えば、前記カーボンナノチューブペースト１００をエミッタ電極２００上に形成した後にはローラまたはテープの吸着現象を用いた表面処理工程が進行され、このような表面処理工程を通じて、カーボンナノチューブエミッタの表面での前記第１ナノパウダー１１０及び前記第２ナノパウダー１２０の混合比率がカーボンナノチューブエミッタの内部での前記第１ナノパウダー１１０及び前記第２ナノパウダー１２０の混合比率と異なるようにして、エミッタの表面と内部で互いに異なる配列の規則性を付与するようになる。   Depending on the mixing ratio of the first nano powder 110 and the second nano powder 120, the field emission characteristics of the finally produced carbon nanotube emitter may be different. For example, after the carbon nanotube paste 100 is formed on the emitter electrode 200, a surface treatment process using a roller or tape adsorption phenomenon is performed. Through such a surface treatment process, the surface of the carbon nanotube emitter on the surface of the carbon nanotube emitter is processed. The mixing ratio of the first nanopowder 110 and the second nanopowder 120 is different from the mixing ratio of the first nanopowder 110 and the second nanopowder 120 inside the carbon nanotube emitter, so The arrangement regularity different from each other is added.

前記表面処理工程に用いられる吸着現象を最適化するためには、粒径が似ているものの粒子構造及び密度などが相異して分子間の引力の差異を極大化させることのできる前記第１ナノパウダー１１０及び前記第２ナノパウダー１２０の混合比率を設定する必要がある。これのために、前記第１ナノパウダー１１０と前記第２ナノパウダー１２０はモル分率基準で約１０：１〜２０：１の混合比率で混合されてもよい。また、前記第１ナノパウダー１１０と前記第２ナノパウダー１２０は重量比基準で約５：１〜３０：１の混合比率で混合されてもよい。   In order to optimize the adsorption phenomenon used in the surface treatment step, the difference in the attractive force between the molecules can be maximized due to the difference in particle structure and density although the particle diameters are similar. It is necessary to set the mixing ratio of the nano powder 110 and the second nano powder 120. For this, the first nano powder 110 and the second nano powder 120 may be mixed at a mixing ratio of about 10: 1 to 20: 1 on a molar fraction basis. In addition, the first nano powder 110 and the second nano powder 120 may be mixed at a mixing ratio of about 5: 1 to 30: 1 on a weight ratio basis.

一方、前記第１ナノパウダー１１０と前記第２ナノパウダー１２０の混合比率はカーボンナノチューブ１３０の大きさによって異なる混合比率で混合されることが望ましい。例えば、前記の混合比率はカーボンナノチューブ１３０が約５ｎｍの大きさを有する場合に対する望ましい混合比率を示すのである。万一、カーボンナノチューブ１３０の大きさが５ｎｍより大きくなると、前記第１ナノパウダー１１０がさらに添加されなければならなく、反面、カーボンナノチューブ１３０の大きさが５ｎｍより小さくなると、前記第２ナノパウダー１２０がさらに添加されることが望ましい。   Meanwhile, the mixing ratio of the first nano powder 110 and the second nano powder 120 may be mixed at different mixing ratios depending on the size of the carbon nanotubes 130. For example, the mixing ratio is a desirable mixing ratio for the case where the carbon nanotubes 130 have a size of about 5 nm. If the size of the carbon nanotube 130 is larger than 5 nm, the first nano powder 110 must be further added. On the other hand, if the size of the carbon nanotube 130 is smaller than 5 nm, the second nano powder 120 is used. It is desirable to further add.

前記カーボンナノチューブ１３０は前記第１ナノパウダー１１０及び前記第２ナノパウダー１２０の混合物重量の約５〜１５％の比率で添加され、前記カーボンナノチューブペースト１００に伝導性を付与する一方、優れた電界放出特性を有するようにする。前記カーボンナノチューブペースト１００に添加される前記カーボンナノチューブ１３０の比重があまり小さいと、エミッタに形成されるカーボンナノチューブ１３０の形成密度があまり小さくなってエミッタの電界放出の特性が劣れるようになり、反面、前記カーボンナノチューブ１３０の比重があまり大きくなると、前記カーボンナノチューブ１３０の混合及び分散性が劣れて電界放出の際カーボンナノチューブ１３０に印加される電気的ストレスが増加するようになる。従って、前記カーボンナノチューブ１３０は混合及び分散特性と、エミッタの電界放出特性などを考慮してナノパウダー混合物の重量と比較して約５〜１５％重量で添加されることが望ましい。   The carbon nanotubes 130 are added at a ratio of about 5 to 15% of the weight of the mixture of the first nano powders 110 and the second nano powders 120 to impart conductivity to the carbon nanotube paste 100, while providing excellent field emission. Have characteristics. If the specific gravity of the carbon nanotubes 130 added to the carbon nanotube paste 100 is too small, the formation density of the carbon nanotubes 130 formed on the emitter is too small and the field emission characteristics of the emitter are deteriorated. If the specific gravity of the carbon nanotubes 130 is too large, the mixing and dispersibility of the carbon nanotubes 130 are inferior, and the electrical stress applied to the carbon nanotubes 130 during field emission increases. Accordingly, the carbon nanotubes 130 are preferably added at a weight of about 5 to 15% compared to the weight of the nanopowder mixture in consideration of mixing and dispersion characteristics, field emission characteristics of the emitter, and the like.

前記有機バインダーは前記第１ナノパウダー１１０、前記第２ナノパウダー１２０及び前記カーボンナノチューブ１３０が混合された溶媒に添加されてエミッタ電極２００に接着されるように粘性を付与する役割を遂行する。この際、前記有機バインダーの投入量を調節することによって前記カーボンナノチューブペースト１００の最終粘度を調節することができる。例えば、前記有機バインダーは約１００、０００ｃｐｓ以上の粘度を有することができる。   The organic binder is added to a solvent in which the first nano powder 110, the second nano powder 120, and the carbon nanotube 130 are mixed so as to adhere to the emitter electrode 200. At this time, the final viscosity of the carbon nanotube paste 100 can be adjusted by adjusting the input amount of the organic binder. For example, the organic binder can have a viscosity of about 100,000 cps or greater.

以下、本発明の一実施例によるカーボンナノチューブペーストの製造方法を説明する。   Hereinafter, a method of manufacturing a carbon nanotube paste according to an embodiment of the present invention will be described.

図２は本発明の一実施例によるカーボンナノチューブペーストの製造段階を示す流れ図である。   FIG. 2 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a carbon nanotube paste according to an embodiment of the present invention.

図１及び図２を参照すると、本発明の一実施例によるカーボンナノチューブペーストの製造方法は、溶媒に絶縁耐火物からなった第１ナノパウダー１１０及び金属酸化物からなった第２ナノパウダー１２０を分散する段階（Ｓ１０）、前記溶媒にカーボンナノチューブ１３０を分散する段階（Ｓ２０）、及び前記溶媒に粘性を付与する有機バインダーを添加する段階（Ｓ３０）を含む。   Referring to FIGS. 1 and 2, a method of manufacturing a carbon nanotube paste according to an embodiment of the present invention includes a first nanopowder 110 made of an insulating refractory and a second nanopowder 120 made of a metal oxide as a solvent. The step of dispersing (S10), the step of dispersing the carbon nanotubes 130 in the solvent (S20), and the step of adding an organic binder that imparts viscosity to the solvent (S30) are included.

前記カーボンナノチューブペーストを製造するために、まず、絶縁耐火物からなった第１ナノパウダー１１０及び金属酸化物からんった第２ナノパウダー１２０を溶媒に分散する（Ｓ１０）。   In order to manufacture the carbon nanotube paste, first, the first nanopowder 110 made of an insulating refractory and the second nanopowder 120 made of a metal oxide are dispersed in a solvent (S10).

前記第１ナノパウダー１１０は前記カーボンナノチューブペースト１００の高温安定性を向上させるためのもので、例えば、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）及びシリア輝石（ＬｉＡｌＳｉ２Ｏ６）のうち少なくとも一つを含んでいても良い。また、前記第２ナノパウダー１２０はカーボンナノチューブ１３０とエミッタ電極２００と間の接触抵抗の絶対値及び偏差を減少させてエミッタの電流密度を増加させるためのもので、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）及びジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物のうちいずれか一つを含んでいても良い。 The first nano powder 110 is for improving the high temperature stability of the carbon nanotube paste 100. For example, the first nano powder 110 is made of silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and syria pyroxene (LiAlSi 2 O 6 ). At least one of them may be included. The second nano powder 120 is used to increase the current density of the emitter by reducing the absolute value and deviation of the contact resistance between the carbon nanotube 130 and the emitter electrode 200. For example, nickel (Ni), copper Any one of oxides of (Cu), zinc (Zn), magnesium (Mg), yttrium (Y), and zirconium (Zr) may be included.

前記第１ナノパウダー１１０と前記第２ナノパウダー１２０はエミッタの製造のために表面処理の工程の際、吸着現象を最適化するためにモル分率基準で約１０：１〜２０：１の混合比率で混合されるか、または重量比基準で約５：１〜３０：１の混合比率で混合されてもよい。   The first nanopowder 110 and the second nanopowder 120 may be mixed at a molar ratio of about 10: 1 to 20: 1 to optimize an adsorption phenomenon during a surface treatment process for manufacturing an emitter. They may be mixed in a ratio or mixed at a mixing ratio of about 5: 1 to 30: 1 on a weight ratio basis.

次に、前記第１ナノパウダー１１０及び第２ナノパウダー１２０が分散されている溶媒に前記カーボンナノチューブ１３０を分散させる（Ｓ２０）。   Next, the carbon nanotubes 130 are dispersed in a solvent in which the first nano powder 110 and the second nano powder 120 are dispersed (S20).

前記カーボンナノチューブ１３０は前記カーボンナノチューブペースト１００の電子放出源として作用するもので、例えば、前記第１ナノパウダー１１０及び第２ナノパウダー１２０の混合物重量の約５〜１５％が添加される。   The carbon nanotube 130 acts as an electron emission source of the carbon nanotube paste 100, and for example, about 5 to 15% of the weight of the mixture of the first nano powder 110 and the second nano powder 120 is added.

従って、前記カーボンナノチューブペースト１００に投入される前記第１ナノパウダー１１０の重量を１とする時、前記第２ナノパウダー１２０は約０．０３〜０．２、また、前記カーボンナノチューブ１３０は約０．０５〜０．１５程度の比率で投入されてもよい。   Therefore, when the weight of the first nano powder 110 put into the carbon nanotube paste 100 is 1, the second nano powder 120 is about 0.03 to 0.2, and the carbon nanotube 130 is about 0. The ratio may be about 0.05 to 0.15.

次に、前記溶媒に粘性を有するようにする有機バインダーを添加して前記カーボンナノチューブペースト１００を製造する（Ｓ３０）。   Next, the carbon nanotube paste 100 is manufactured by adding an organic binder having viscosity to the solvent (S30).

一方、前記のような方法を通じて製造されたカーボンナノチューブペースト１００をエミッタ電極２００に塗布した後、乾燥工程、熱処理工程、表面処理工程などを経てカーボンナノチューブエミッタを製造することができる。   Meanwhile, after the carbon nanotube paste 100 manufactured through the above method is applied to the emitter electrode 200, a carbon nanotube emitter can be manufactured through a drying process, a heat treatment process, a surface treatment process, and the like.

図３は本発明によるカーボンナノチューブペーストを用いたエミッタの表面処理後のＳＥＭ写真であり、図４は本発明によるカーボンナノチューブペーストを通じて製造されたエミッタの出力特性を示すグラフである。   FIG. 3 is a SEM photograph after the surface treatment of the emitter using the carbon nanotube paste according to the present invention, and FIG. 4 is a graph showing the output characteristics of the emitter manufactured through the carbon nanotube paste according to the present invention.

図３を参照すると、カーボンナノチューブペーストの表面処理工程を通じて、カーボンナノチューブペーストの平坦度が向上され、カーボンナノチューブがエミッタ電極に対して水力方向に立てられてチップ（ｔｉｐ）形態に配列されることを確認することができる。即ち、ローラまたはテープの吸着現象を用いてカーボンナノチューブペーストの表面処理を遂行する場合、接着力の弱い部分と不必要なペースト残存物が除去されながら、カーボンナノチューブペーストの平坦度が高くなりカーボンナノチューブがチップ形態に配列されることを確認することができる。   Referring to FIG. 3, through the carbon nanotube paste surface treatment process, the flatness of the carbon nanotube paste is improved, and the carbon nanotubes are arranged in a tip shape in a hydraulic direction with respect to the emitter electrode. Can be confirmed. That is, when the surface treatment of the carbon nanotube paste is performed using a roller or tape adsorption phenomenon, the flatness of the carbon nanotube paste is increased while removing a portion having a weak adhesive force and unnecessary paste residue, thereby increasing the carbon nanotube paste. Can be confirmed to be arranged in a chip form.

図４を参照すると、本発明によるカーボンナノチューブペーストを用いて電界放出エミッタを製造する場合、カーボンナノチューブペーストの表面処理の後、電流密度が向上されることを確認することができる。   Referring to FIG. 4, when a field emission emitter is manufactured using the carbon nanotube paste according to the present invention, it can be confirmed that the current density is improved after the surface treatment of the carbon nanotube paste.

以上のように、カーボンナノチューブペースト１００を製造することにおいて、絶縁耐火物からなった第１ナノパウダー１１０及び金属酸化物からなった第２ナノパウダー１２０を添加することで、カーボンナノチューブエミッタの形成のための大気または真空の高温工程を経た後にも、カーボンナノチューブエミッタの安定的な高出力特性を保持することができる。   As described above, when the carbon nanotube paste 100 is manufactured, the first nano powder 110 made of an insulating refractory and the second nano powder 120 made of a metal oxide are added to form a carbon nanotube emitter. Therefore, it is possible to maintain the stable high output characteristics of the carbon nanotube emitter even after a high temperature process of atmospheric or vacuum.

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。   As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited thereto, and those who have ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can be used without departing from the spirit and spirit of the present invention. The present invention can be modified or changed.

１００：カーボンナノチューブペースト
１１０：第１ナノパウダー
１２０：第２ナノパウダー
１３０：カーボンナノチューブ
２００：エミッタ電極 100: carbon nanotube paste 110: first nano powder 120: second nano powder 130: carbon nanotube 200: emitter electrode

Claims (11)

絶縁耐火物からなった第１ナノパウターと、
金属酸化物からなった第２ナノパウダーと、
前記第１ナノパウダー及び前記第２ナノパウダーを分散させるための溶媒と、
電界放出源として前記溶媒に分散されるカーボンナノチューブと、
エミッタ電極との接着のために前記溶媒に添加される有機バインダーと、を含むことを特徴とするカーボンナノチューブペースト。 A first nanopowder made of an insulating refractory;
A second nanopowder made of a metal oxide;
A solvent for dispersing the first nanopowder and the second nanopowder;
Carbon nanotubes dispersed in the solvent as a field emission source,
A carbon nanotube paste comprising: an organic binder added to the solvent for adhesion to an emitter electrode. 前記第１ナノパウダーは、
シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）及びシリア輝石（ＬｉＡｌＳｉ２Ｏ６）のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブペースト。 The first nano powder is
2. The carbon nanotube paste according to claim 1, comprising at least one of silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and Syrianite (LiAlSi 2 O 6 ). 前記第２ナノパウダーは、
ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）及びジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物のうちいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブペースト。 The second nano powder is
2. The alloy according to claim 1, comprising any one of oxides of nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), magnesium (Mg), yttrium (Y), and zirconium (Zr). Carbon nanotube paste. 前記カーボンナノチューブは、前記第１ナノパウター及び第２ナノパウターの混合物重量の５〜１５％の比率で混合されることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブペースト。   The carbon nanotube paste according to claim 1, wherein the carbon nanotubes are mixed at a ratio of 5 to 15% of a mixture weight of the first nanopowder and the second nanopowder. 前記第１ナノパウダーと前記第２ナノパウダーはモル分率基準で１０：１〜２０：１の比率で混合されることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブペースト。   The carbon nanotube paste according to claim 1, wherein the first nanopowder and the second nanopowder are mixed in a ratio of 10: 1 to 20: 1 on a molar fraction basis. 前記第１ナノパウダーと前記第２ナノパウダーは重量比基準で５：１〜３０：１の比率で混合されることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブペースト。   The carbon nanotube paste according to claim 1, wherein the first nano powder and the second nano powder are mixed at a ratio of 5: 1 to 30: 1 on a weight ratio basis. 溶媒に絶縁耐火物からなった第１ナノパウダー及び金属酸化物からなった第２ナノパウダーを分散する段階と、
前記溶媒に電界放出源としてカーボンナノチューブを分散する段階と、
前記溶媒に粘性を有するように有機バインダーを添加する段階と、を含むことを特徴とするカーボンナノチューブペーストの製造方法。 Dispersing a first nanopowder made of an insulating refractory and a second nanopowder made of a metal oxide in a solvent;
Dispersing carbon nanotubes as a field emission source in the solvent;
Adding an organic binder so as to have viscosity in the solvent, and a method for producing a carbon nanotube paste. 前記第１ナノパウダーは、
シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）及びシリア輝石（ＬｉＡｌＳｉ２Ｏ６）のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項７に記載のカーボンナノチューブペーストの製造方法。 The first nano powder is
The method of manufacturing a carbon nanotube paste according to claim 7, comprising at least one of silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and syria pyroxene (LiAlSi 2 O 6 ). 前記第２ナノパウダーは、
ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）及びジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項７に記載のカーボンナノチューブペーストの製造方法。 The second nano powder is
8. The method according to claim 7, comprising at least one of nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), magnesium (Mg), yttrium (Y) and zirconium (Zr) oxides. The manufacturing method of the carbon nanotube paste of description. 前記カーボンナノチューブは前記第１ナノパウダー及び第２ナノパウダーの混合物重量の５〜１５％の比率で混合されることを特徴とする請求項７に記載のカーボンナノチューブペーストの製造方法。   The method of claim 7, wherein the carbon nanotubes are mixed at a ratio of 5 to 15% of a mixture weight of the first nano powder and the second nano powder. 前記第１ナノパウダーと前記第２ナノパウダーはモル分率基準で１０：１〜２０：１または重量比基準で５：１〜３０：１の比率で混合されることを特徴とする請求項７に記載のカーボンナノチューブペーストの製造方法。   [8] The first nanopowder and the second nanopowder are mixed in a molar ratio of 10: 1 to 20: 1 or 5: 1 to 30: 1 on a weight ratio basis. The manufacturing method of the carbon nanotube paste as described in any one of.
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