KR100801131B1 - Method for manufacturing a field emitter electrode using the array of cabon nanotubes - Google Patents
Method for manufacturing a field emitter electrode using the array of cabon nanotubes Download PDFInfo
- Publication number
- KR100801131B1 KR100801131B1 KR1020060074791A KR20060074791A KR100801131B1 KR 100801131 B1 KR100801131 B1 KR 100801131B1 KR 1020060074791 A KR1020060074791 A KR 1020060074791A KR 20060074791 A KR20060074791 A KR 20060074791A KR 100801131 B1 KR100801131 B1 KR 100801131B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- horizontal
- substrate
- electric field
- magnetic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/304—Field-emissive cathodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/168—After-treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
- H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
- C01B2202/08—Aligned nanotubes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/304—Field emission cathodes
- H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material
- H01J2201/30453—Carbon types
- H01J2201/30469—Carbon nanotubes (CNTs)
Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 탄소나노튜브를 자기장 발생으로 정렬되는 개략도이다.1 is a schematic diagram of carbon nanotubes according to the present invention arranged in magnetic field generation.
도 2는 탄소나노튜브의 정제 전과 후의 모습을 투과전자현미경(TEM: Transmission Electron Microsopy)으로 촬영한 사진(좌: 배율 50,000 X, 우: 배율 100,000 X)으로, 도 2(a)는 탄소나노튜브의 정제 전에 불순물을 포함한 것이고, 도 2(b)는 정제 후 순수한 탄소나노튜브만 있는 것을 나타낸 것이다. 2 is a photograph taken before and after purification of carbon nanotubes using a transmission electron microscope (TEM) (left: magnification 50,000 X, right: magnification 100,000 X), and FIG. 2 (a) shows carbon nanotubes. It contains impurities before the purification, Figure 2 (b) shows that there is only pure carbon nanotubes after purification.
도 3은 탄소나노튜브에 자기성 입자가 결합 되는 모습을 투과전자현미경(TEM: Transmission Electron Microscopy)으로 촬영한 사진(좌: 배율 50,000 X, 우: 배율 100,000 X)이다. 3 is a photograph taken by a transmission electron microscope (TEM: Transmission Electron Microscopy) of the magnetic particles are bonded to the carbon nanotubes (left: magnification 50,000 X, right: 100,000 X magnification).
도 4는 도 1(d)에서 자석을 제거한 다음, 기질의 모습을 보여주는 것으로 탄소나노튜브가 자기장 발생 방향으로 정렬되는 모습을 보여주는 주사전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscopy)으로 촬영한 사진(상: 배율 50,000 X, 하: 배율 25,000 X)이다. (a)는 기질을 80˚ 기울인 모습이며, (b)는 기질을 45˚ 기울인 모습을 나타낸 것이다.FIG. 4 is a photograph taken with a scanning electron microscope (SEM) showing that the carbon nanotubes are aligned in the direction of magnetic field generation after removing the magnet from FIG. Magnification 50,000X, lower: magnification 25,000X). (a) shows the inclination of the substrate by 80˚ and (b) shows the inclination of the substrate by 45˚.
도 5는 본 발명에 따라 자기장 발생 방향으로 배열된 탄소나노튜브를 촬영한 사진이다.5 is a photograph of carbon nanotubes arranged in a magnetic field generating direction according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따라 전기장 방향으로 배열되는 탄소나노튜브의 전계방출 특성을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the field emission characteristics of carbon nanotubes arranged in the electric field direction according to the present invention.
본 발명은 탄소나노튜브가 정렬된 전계방출 에미터 전극의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 탄소나노튜브를 용매에 희석시킨 다음, 전자기장 발생 장치 상단에 고정된 기질 상에 분산시켜 전기장발생 방향으로 정렬된 탄소나노튜브를 고정시키는 단계를 포함하는 탄소나노튜브가 전기장 발생 방향으로 정렬된 전계방출 에미터 전극의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a field emission emitter electrode in which carbon nanotubes are aligned, and more specifically, dilute carbon nanotubes in a solvent, and then disperse them on a substrate fixed on an electromagnetic field generating device to generate an electric field. The present invention relates to a method of manufacturing a field emission emitter electrode in which carbon nanotubes comprising a step of fixing carbon nanotubes aligned in a direction of generating an electric field.
전계방출 장치란, 진공 속에서 전자의 방출을 기반한 광원으로서, 강한 전기장에 의해 미세입자에서 방출된 전자를 가속시켜 형광물질과 충돌하는 원리로 발광하는 소자를 말한다. 상기 전계방출 장치는 백열전구와 같은 일반 조명광원에 비해 발광효율이 우수하고 경박단소화가 가능할 뿐만 아니라, 형광등과 같이 중금속을 사용하지 않으므로, 환경친화적이라는 장점이 있어 각종의 조명분야 및 디스플레이장치의 차세대 광원으로 각광을 받고 있다.The field emission device is a light source based on the emission of electrons in a vacuum, and refers to an element that emits light on the principle of colliding with a fluorescent material by accelerating electrons emitted from fine particles by a strong electric field. The field emission device is excellent in luminous efficiency and light and short and small in comparison with general light sources such as incandescent lamps, and does not use heavy metals such as fluorescent lamps, so it is environmentally friendly, and thus is a next-generation light source for various lighting fields and display devices. I am in the spotlight.
이러한 전계방출 장치의 성능은 전계를 방출할 수 있는 에미터 전극에 의해 크게 좌우된다. 최근에 우수한 전자방출특성을 갖는 에미터 전극을 위한 전자방출 재료로서 탄소나노튜브를 주로 사용하고 있다. The performance of such a field emission device is highly dependent on the emitter electrode capable of emitting an electric field. Recently, carbon nanotubes are mainly used as electron emission materials for emitter electrodes having excellent electron emission characteristics.
탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT)란 지구상에 다량으로 존재하는 탄소로 이루어진 탄소 동소체로서 하나의 탄소가 다른 탄소원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브형태를 이루고 있는 물질이며, 튜브의 직경이 나노미터(nm = 10억분의 1미터) 수준이며, 길이는 수백 나노미터(nm)부터, 수 마이크로미터(㎛) 수준으로, 종횡비가 다른 물질에 비해 굉장히 큰 신소재이다. 탄소나노튜브는 우수한 기계적 강도, 전기적 선택성을 가지고 있으며, 특히 큰 종횡비로 인해 뛰어난 전계방출 특성을 가지고 있다. A carbon nanotube (CNT) is a carbon allotrope made up of carbon present in a large amount on the earth. A carbon nanotube (CNT) combines one carbon atom with another carbon atom in a hexagonal honeycomb pattern to form a tube, and the diameter of the tube is nanometers. (nm = 1 billionth of a meter) and its length ranges from a few hundred nanometers (nm) to several micrometers (µm), which is a new material with a much higher aspect ratio than other materials. Carbon nanotubes have excellent mechanical strength and electrical selectivity, and have excellent field emission characteristics due to their large aspect ratio.
탄소나노튜브의 뛰어난 전계방출 특성으로 인해 탄소나노튜브는 전계방출 디스플레이의 양극 소자로서 가능성을 보이고 있다. 선행 논문(Kim J.M., et al ., Applied Physics Letters, 75:3129, 1999)에서는 탄소나노튜브를 고분자 복합체와 러빙의 방법으로 일정한 방향으로 정렬시키고, 그에 따른 전계방출 특성을 측정하였다. 그러나, 제조공정에서 혼합된 고분자 물질을 태워야 하는 제조 공정상의 치명적인 단점이 있을 뿐 아니라, 대면적에 탄소나노튜브를 수평 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각으로 정렬시키기 어렵다는 문제점이 있다. Due to the excellent field emission characteristics of carbon nanotubes, carbon nanotubes have shown potential as anode elements of field emission displays. Prior Papers (Kim JM, e t al . , Applied Physics Letters , 75: 3129, 1999), aligning carbon nanotubes in a certain direction by a polymer composite and rubbing method, and measured field emission characteristics accordingly. However, not only has a fatal disadvantage in the manufacturing process of burning the mixed polymer material in the manufacturing process, there is a problem that it is difficult to align the carbon nanotubes in a large area or at any angle between the horizontal and vertical.
또한, 탄소나노튜브를 일정한 방향으로 정렬시키는 방법으로 고온에서 직접 성장시키는 방법(Wong C.P., et al., Carbon, 44:253, 2006)도 제안되고 있으나, 디스플레이에 양극판으로 사용되는 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass)가 고온에서 견디지 못하는 치명적인 단점이 있어, 실질적으로 활용되지 못한다는 문제점이 있다. In addition, the carbon nanotubes are grown directly at a high temperature by aligning the carbon nanotubes in a predetermined direction (Wong CP, e t al ., Carbon , 44: 253, 2006). However, indium tin oxide glass (ITO glass), which is used as a positive electrode for a display, has a fatal disadvantage that cannot withstand high temperatures, and thus is not practically used.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 탄소나노튜브를 기질에 부착하고, 전도성 폴리머를 도포하여 탄소나노튜브를 일정한 방향으로 정렬하는 것을 특징으로 하는 전계방출 에미터 전극을 제조하는 방법(대한민국 특허공개번호 제2006-0024725호)이 개발되었으나, 상기 방법 역시 탄소나노튜브를 대면적, 고밀도로 전자기장 발생 방향에 따라 수평 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각으로 탄소나노튜브를 정렬하지는 못했다. 뿐만 아니라, 고분자를 태워야하는 공정상의 단점을 극복하지 못하고 있다.In order to solve the above problems, a method of manufacturing a field emission emitter electrode, characterized in that the carbon nanotubes are attached to the substrate, and the conductive polymer is applied to align the carbon nanotubes in a predetermined direction (Korea Patent Publication No. 2006 -0024725) was developed, but the method also could not align the carbon nanotubes in a large area, high density, or any angle between horizontal and vertical depending on the direction of electromagnetic field generation. In addition, it does not overcome the disadvantages of the process to burn the polymer.
이에 당업계에서는 제조 공정이 간단하면서도 탄소나노튜브가 고밀도, 대용량으로 일정한 방향으로 정렬된 전계방출 에미터 전극의 제조 방법의 개발이 절실하게 요구되고 있는 실정이다. Accordingly, in the art, there is an urgent need to develop a method for manufacturing a field emission emitter electrode in which carbon nanotubes are aligned in a constant direction at a high density and a large capacity.
이에 본 발명자들은 종래방법으로 탄소나노튜브를 일정한 방향으로 정렬시킬 경우 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 탄소나노튜브를 전자기장 발생 장치 상단에 고정된 기질 상에 정렬시킨 다음, 금속을 이용하여 탄소나노튜브를 고정시킨 결과, 넓은 면적의 고밀도 전계방출 에미터 전극을 만들 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다. Accordingly, the present inventors have made diligent efforts to solve the problems caused when the carbon nanotubes are aligned in a predetermined direction by a conventional method. As a result, the carbon nanotubes are aligned on a substrate fixed to the top of the electromagnetic field generating device, and then using a metal. As a result of fixing the carbon nanotubes, it was confirmed that a high-density field emission emitter electrode of a large area can be made and completed the present invention.
결국 본 발명의 목적은, 고밀도 및 대면적으로 정렬된 탄소나노튜브를 기질상에 금속으로 고정시킨 전계방출 특성이 높은 전계방출 에미터 전극 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.After all, it is an object of the present invention to provide a field emission emitter electrode having a high field emission property of fixing a high density and large-area aligned carbon nanotubes on a substrate with a metal and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 탄소나노튜브 또는 자기성 입자가 결합된 탄소나노튜브를 유기용매에 희석시킨 분산액을, 자기장 발생 장치 상단에 고정된 기질 상에 분산시키는 단계; (b) 상기 기질 상에 분산된 용액에서 유기 용매를 증발시켜, 탄소나노튜브를 자기장 안에서 자기장의 방향에 따라 수평 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각으로 정렬시키는 단계; 및 (c) 자기장의 방향에 따라 정렬된 탄소나노튜브가 자기장이 없는 상태에서도 정렬된 방향으로 고정되게 하기 위하여, 상기 기질 상에 금속을 증착시키는 단계를 포함하는 탄소나노튜브가 자기장의 발생 방향에 따라 수평 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각으로 정렬된 전계방출 에미터 전극의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of (a) dispersing a dispersion in which carbon nanotubes or carbon nanotubes in which magnetic particles are bound in an organic solvent, on a substrate fixed on the top of the magnetic field generating device; (b) evaporating the organic solvent in the solution dispersed on the substrate to align the carbon nanotubes in the magnetic field at any angle between horizontal or horizontal, depending on the direction of the magnetic field; And (c) depositing a metal on the substrate so that the carbon nanotubes aligned in the direction of the magnetic field are fixed in the aligned direction even in the absence of the magnetic field. According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a field emission emitter electrode which is horizontally aligned at any angle between horizontal and vertical.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 자기장 발생 장치는 자석인 것을 특징으로 할 수 있고, 바람직하게는 상기 자석의 자기장은 0.005~10 테슬라(T)인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the magnetic field generating device of step (a) may be characterized in that the magnet, preferably the magnetic field of the magnet may be characterized in that 0.005 ~ 10 Tesla (T).
본 발명에 있어서, 상기 자기성 입자는 철(Fe) 함유 입자인 것을 특징으로 할 수 있고, 바람직한 제조 방법으로는 산처리를 통해 카르복실기 또는 하이드로실기 등의 작용기를 생성시키는 방법과 상기 철 함유 입자를 결합시에 철 금속염 용액을 놓고 고온에서 금속염을 환원시켜 철 입자를 흡착하는 방법, 상기 철 함유 입자를 결합시에 탄소나노튜브를 철 도금 용액에 넣고 철 입자를 결합시키는 방법으 로 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한 상기 철 함유 입자는 염화철(FeCl3), 산화 제일철(FeO), 산화제이철(Fe2O3) 및 사산화삼철(Fe3O4)로 구성된 군에서 선택할 수 있다. In the present invention, the magnetic particles may be characterized in that the iron (Fe) -containing particles, a preferred method for producing a functional group such as a carboxyl group or a hydrosil group through acid treatment and the iron-containing particles It is selected as a method of adsorbing iron particles by placing the iron metal salt solution at the time of bonding and reducing the metal salt at a high temperature, and incorporating the carbon nanotubes into the iron plating solution at the time of bonding the iron-containing particles. You can do In addition, the iron-containing particles may be selected from the group consisting of iron chloride (FeCl 3 ), ferrous oxide (FeO), ferric oxide (Fe 2 O 3 ) and triiron tetraoxide (Fe 3 O 4 ).
본 발명은 또한, (a) 탄소나노튜브를 유기용매에 희석시킨 분산액을, 전기장 발생 장치 상단에 고정된 기질 상에 분산 시키는 단계; (b) 상기 기질 상에 분산된 용액에서 유기용매를 증발시켜, 탄소나노튜브를 전기장 안에서 기질 상에 전기장 발생 방향에 따라 수평 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각으로 정렬시키는 단계; 및 (c) 상기 전기장 발생 방향에 따라 수평 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각으로 정렬된 탄소나노튜브가 전기장이 없는 상태에서도 정렬된 방향으로 고정되도록 하기 위하여, 상기 기질 상에 금속을 증착시키는 단계를 포함하는 전기장 발생 방향에 따라 수평 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각으로 정렬된 탄소나노튜브의 전계방출 에미터 전극 제조 방법을 제공한다.The present invention also comprises the steps of: (a) dispersing a dispersion liquid diluted carbon nanotubes in an organic solvent, on a substrate fixed on the top of the electric field generating device; (b) evaporating the organic solvent in the solution dispersed on the substrate to align the carbon nanotubes in the electric field at any angle between horizontal or horizontal and vertical depending on the direction of electric field generation on the substrate; And (c) depositing a metal on the substrate so that carbon nanotubes aligned at any angle between horizontal or vertical according to the electric field generating direction are fixed in the aligned direction even in the absence of an electric field. It provides a method for producing a field emission emitter electrode of carbon nanotubes aligned at any angle between the horizontal or horizontal and vertical in accordance with the electric field generation direction including.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 전기장 발생 장치는 전계(electric field)인 것을 특징으로 할 수 있고, 바람직하게는 상기 전계(electric field)의 전기장은 1~50 V/mm인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the electric field generating device of step (a) may be characterized in that the electric field (electric field), preferably the electric field of the electric field (electric field) is characterized in that 1 ~ 50 V / mm can do.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 용매 분산 보조제를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 용매 분산 보조제로는 분산을 용이하게 하는 유기 용매인 TOAB(tetra otylammonium bromide), 계면활성제인 Triton X-100 및 SDS(sodium dodecylsurfate)로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, it may be characterized in that the addition of the solvent dispersion aid of step (a) further, wherein the solvent dispersion aid is TOAB (tetra otylammonium bromide), which is an organic solvent to facilitate dispersion, surfactant Triton X-100 and SDS (sodium dodecylsurfate) may be selected from the group consisting of.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계에서 탄소나노튜브를 유기용매에 희석시킨 분산액을 기질 상에 고르게 분산시키는 방법은 스프레이 방법 또는 잉크젯 방법인것을 특징으로 할 수 있고, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계를 5~1000회 반복하여, 나노와이어의 밀도를 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 탄소나노튜브는 단일벽, 이중벽 또는 다중벽인 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the method of evenly dispersing the dispersion liquid diluted carbon nanotubes in the organic solvent in the step (a) on the substrate may be a spray method or an inkjet method, the steps (a) and ( The step b) may be repeated 5 to 1000 times to increase the density of the nanowires, and the carbon nanotubes may be characterized by being single-walled, double-walled or multi-walled.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 유기용매는 디메틸포름아마이드(DMF), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸아세트아마이드(DMAc), 사이클로헥사논, 에틸알콜, 클로로포름, 디클로로메탄 및 에틸에테르로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있고, 기질은 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass), 유리, 수정(quartz), 글래스 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 응용실리카, 플라스틱 및 투명 고분자로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 탄소나노튜브의 분산액의 농도는 0.01~1.0중량%인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the organic solvent of step (a) is dimethylformamide (DMF), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylacetamide (DMAc), cyclohexanone, ethyl alcohol, chloroform, It can be characterized in that it is selected from the group consisting of dichloromethane and ethyl ether, the substrate is indium tin oxide glass (ITO glass), glass, quartz, glass wafers, silicon wafers, applied silica, plastics and transparent polymers It may be characterized in that selected from the group consisting of, the concentration of the dispersion of carbon nanotubes may be characterized in that 0.01 to 1.0% by weight.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계에서 용매를 50~150℃온도로 올려 제거하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 유기용매 중 클로로포름, 디클로로메탄, 디에틸에테르 등의 경우 휘발성이 좋아, 상온에서도 제거할 수 있다. In the present invention, in the step (b) it may be characterized in that the solvent is removed by raising the temperature to 50 ~ 150 ℃ temperature, in the case of chloroform, dichloromethane, diethyl ether, etc. of the organic solvent is good, even at room temperature Can be removed
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계에서 기질 상에 분산 시키는 탄소나노튜브 양은 바람직하게 1pg/cm2~1g/cm2인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the amount of carbon nanotubes dispersed on the substrate in the step (a) may be preferably characterized in that 1pg / cm 2 ~ 1g / cm 2 .
본 발명에 있어서, 상기 (c) 단계의 금속은 1~5000nm로 증착하는 것을 특징할 수 있고, 상기 (c) 단계의 금속은 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 카드뮴(Cd), 철(fe), 니켈(Ni), 백금(Pt), 아연(Zn) 및 구리(Cu)로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the metal of step (c) may be characterized in that the deposition of 1 ~ 5000nm, the metal of step (c) is titanium (Ti), molybdenum (Mo), gold (Au), silver ( Ag, aluminum (Al), calcium (Ca), cadmium (Cd), iron (fe), nickel (Ni), platinum (Pt), zinc (Zn) and copper (Cu) You can do
본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조되고, 금속이 증착된 기질상에 자기성 입자가 결합된 탄소나노튜브가 자기장에 따라 수평 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각으로 정렬된 전계방출 에미터 전극을 제공한다.The present invention also provides a field emission emitter electrode prepared by the above method, wherein carbon nanotubes in which magnetic particles are bonded onto a substrate on which a metal is deposited are aligned at an angle between horizontal or horizontal and vertical according to a magnetic field. to provide.
본 발명은 또한, (a) 탄소나노튜브에 철(Fe) 함유 입자를 결합시키는 단계; (b) 상기 철(Fe) 함유 입자가 결합된 탄소나노튜브를 유기용매에 희석시킨 다음, 자석 상단에 고정된 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass) 상에 분산시키는 단계; (c) 상기 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass) 상에 분산된 용액에서 유기용매를 증발시켜, 철(Fe) 함유 입자가 결합된 탄소나노튜브를 자기장 안에서 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass) 상에 자기장 발생 방향에 따라 정렬시키는 단계; 및 (d) 상기 자기장 방향에 따라 수평 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각으로 정렬된 산화제이철이 결합된 탄소나노튜브가 자기장이 없는 상태에서도 자기장 방향에 따라 정렬되게 하기 위하여, 상기 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass)상에 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 카드뮴(Cd), 철(Fe), 니켈(Ni), 백금(Pt), 아연(Zn) 및 구리(Cu)로 구성된 군에서 선택되는 금속을 증착시키는 단계를 제공한다.The present invention also comprises the steps of: (a) bonding the iron (Fe) containing particles to the carbon nanotubes; (b) diluting the carbon nanotubes to which the iron (Fe) -containing particles are bonded in an organic solvent, and then dispersing them on indium indium tin oxide glass (ITO glass) fixed to an upper end of a magnet; (c) by evaporating the organic solvent in a solution dispersed on the indium tin oxide glass (ITO glass), the carbon nanotubes to which the iron (Fe) -containing particles are bonded in a magnetic field on the indium tin oxide glass (ITO glass) Aligning according to the generation direction; And (d) the indium tin oxide glass so that the carbon nanotubes in which the ferric oxide is bonded in a horizontal direction or in any angle between the horizontal and vertical directions in the magnetic field direction are aligned in the magnetic field direction without a magnetic field. Titanium (Ti), molybdenum (Mo), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), calcium (Ca), cadmium (Cd), iron (Fe), nickel (Ni) on (ITO glass) And depositing a metal selected from the group consisting of platinum (Pt), zinc (Zn) and copper (Cu).
본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조되고, 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 카드뮴(Cd), 철(Fe), 니켈(Ni), 백금(Pt), 아연(Zn) 및 구리(Cu)로 구성된 군에서 선택되는 금속이 증착된 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass) 상에 철(Fe) 함유 입자가 결합된 탄소나노튜브가 자기장 발생 방향에 따라 수평 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각으로 정렬된 전계방출 에미터 전극을 제공한다.The present invention is also prepared by the above method, titanium (Ti), molybdenum (Mo), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), calcium (Ca), cadmium (Cd), iron (Fe) Carbon containing iron (Fe) -containing particles on indium tin oxide glass (ITO glass) deposited with a metal selected from the group consisting of nickel (Ni), platinum (Pt), zinc (Zn) and copper (Cu) The nanotubes provide a field emission emitter electrode that is aligned horizontally or at any angle between horizontal and vertical depending on the direction of magnetic field generation.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 탄소나노튜브는 자기적 성질 및 전기적 성질을 고유한 특성으로 가지고 있는 물질로, 자기성 입자와 결합된 탄소나노튜브를 전기장이 흐르는 기질 상에 상기 방법으로 고정시키면 더욱 우수한 전계방출 에미터 전극제조 방법이 가능하다. Carbon nanotubes of the present invention is a material having unique properties of magnetic and electrical properties, and is more excellent field emission emitter by fixing the carbon nanotubes combined with the magnetic particles in the above-described method on the substrate through which the electric field flows. Electrode manufacturing method is possible.
이하, 본 발명의 상세한 설명에서는 전자기장 발생 장치가 자석이고, 탄소나노튜브에 자기성 입자를 결합시켜 정렬시키는 방법에 대해서만 설명하였으나, 본 발명에 기재된 사항을 통해, 전기장 발생 장치가 전계(electric field)이고, 탄소나노튜브가 용액에 계면활성제를 첨가해 기질 상에 탄소나노튜브를 정렬시키는 방법이나, 순수 탄소나노튜브를 전자기장 발생장치 상의 기질에 정렬시키는 방법은 당업자에 자명하다 할 것이다.Hereinafter, in the detailed description of the present invention, the electromagnetic field generating device is a magnet, and only the method of aligning the magnetic particles to the carbon nanotubes is described. However, through the matters described in the present invention, the electric field generating device is an electric field. The method of aligning carbon nanotubes on a substrate by adding a surfactant to a carbon nanotube solution or aligning pure carbon nanotubes on a substrate on an electromagnetic field generating device will be apparent to those skilled in the art.
본 발명은 탄소나노튜브에 자기성 입자를 결합시킨 탄소나노튜브가 자기장 또는 전기장 발생 방향에 따라 수평 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각으로 정렬되는 전계방출 에미터 전극은 도 1에 개시된 방법대로 제조한다. 도 1에 나타난 바와 같이 즉, 먼저 본 발명에 사용할 1000 가우스(G) 세기의 원형 자석 (a)을 준비한 후, 탄소나노튜브가 정렬될 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass)를 탄소접착제 로 자석과 붙이고 (b), 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass) 기질 위에 자기성 입자가 결합된 탄소나노튜브에 분산액을 떨어뜨린 다음 (c), 금속을 증착하여 상기 자기장 또는 전기장 발생 방향에 따라 수평 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각으로 정렬된 탄소나노튜브를 고정 시켜준다 (d).The present invention provides a field emission emitter electrode in which carbon nanotubes in which magnetic particles are bonded to carbon nanotubes are aligned at an arbitrary angle between horizontal or horizontal and vertical according to magnetic or electric field generation directions. do. As shown in FIG. 1, that is, first, a circular magnet (a) of 1000 Gauss (G) strength to be used in the present invention is prepared, and then indium tin oxide glass (ITO glass) on which carbon nanotubes are to be aligned is attached with a magnet as a carbon adhesive. (b) dropping a dispersion onto carbon nanotubes in which magnetic particles are bonded onto an indium tin oxide glass (ITO glass) substrate, and then (c) depositing a metal so as to be horizontal or horizontal and vertical depending on the direction of generating the magnetic or electric field. Fix carbon nanotubes arranged at any angle between them (d).
상기 전계방출 에미터 전극의 제조방법을 5단계로 구분하여, 더욱더 상세히 설명한다.The manufacturing method of the field emission emitter electrode is divided into five steps, which will be described in more detail.
제1단계: 탄소나노튜브의 제조First step: manufacturing carbon nanotubes
본 발명에서 사용되는 탄소나노튜브는 특별히 제한되지 않으며, 시판되는 제품을 구입하여 사용하거나, 통상의 방법에 의해 제조하여 사용할 수도 있다. 본 발명에 탄소나노튜브를 적용하기 위해서는 탄소나노튜브 표면이 깨끗하여야 하며, 금속 촉매를 포함하지 않아야 한다. 또한 본 발명의 탄소나노튜브는 단일벽, 이중벽 또는 다중벽인 것을 특징으로 할 수 있고, Hipco(High Pressure CO disproportionation) 공정에 의해 제조될 수 있다.The carbon nanotubes used in the present invention are not particularly limited, and commercially available products may be purchased and used, or may be manufactured and used by conventional methods. In order to apply the carbon nanotubes to the present invention, the surface of the carbon nanotubes should be clean and should not contain a metal catalyst. In addition, the carbon nanotubes of the present invention may be characterized in that the single-wall, double-walled or multi-walled, can be manufactured by Hipco (High Pressure CO disproportionation) process.
제2단계: 탄소나노튜브와 Second step: carbon nanotubes 자기성Magnetic 입자의 결합 단계 Bonding step of particles
상기 제1단계에서 제조된 탄소나노튜브의 자기성 입자를 결합하기 위하여, 염화철(FeCl3), 산화제일철(FeO), 산화제이철(Fe2O3) 및 사산화삼철(Fe3O4)을 에탄올, 증류수 및 헥산의 혼합액에 넣어, 가열하여 철-올리에이트 복합체(iron-oleate complex)를 제조한다. 상기 방법에 의해 제조된 철-올리에이트 복합체(iron-oleate complex)를 올레익산(oleic acid)과 디메틸포름아마이드(DMF)에 혼합한 후, 상기 혼합액에 제1단계에서 제조된 탄소나노튜브를 첨가한다. 탄소나노튜브가 첨가된 혼합용액을 옥타데션(1-octadecene)에 완전히 녹인 다음, 가열하여 상기 혼합물의 용매들을 증발시키고, 증발되고 남은 혼합물을 에탄올로 3~4차례 세척하여 자기성 입자가 결합된 탄소나노튜브를 제조한다.In order to combine the magnetic particles of the carbon nanotubes prepared in the first step, the ferric chloride (FeCl 3 ), ferrous oxide (FeO), ferric oxide (Fe 2 O 3 ) and triiron tetraoxide (Fe 3 O 4 ) ethanol Into a mixed solution of distilled water and hexane, and heated to prepare an iron-oleate complex. The iron-oleate complex prepared by the above method is mixed with oleic acid and dimethylformamide (DMF), and the carbon nanotubes prepared in the first step are added to the mixed solution. do. The carbon nanotube-added mixed solution is completely dissolved in octadecene, then heated to evaporate the solvents of the mixture, and the remaining mixture is washed three to four times with ethanol to form magnetic particles. Carbon nanotubes are prepared.
제3단계: 기질 위에 Step 3: on the substrate 자기성Magnetic 입자와 With particles 결합된Combined 탄소나노튜브 분산 단계 Carbon Nanotube Dispersion Step
상기 제2단계에서 제조된 자기성 입자가 결합된 탄소나노튜브를 디메틸포름아마이드(DMF), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸아세트아마이드(DMAc), 사이클로헥사논, 에틸알콜, 클로로벤젠 및 클로로포름 등의 용매에 희석시킨 다음, 자기장을 걸어준 자석 위에 고정된 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass)기질에 0.01~0.5 중량%를 떨어뜨려, 용매를 증발시킨다.The carbon nanotubes to which the magnetic particles prepared in the second step were combined were dimethylformamide (DMF), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylacetamide (DMAc), cyclohexanone, and ethyl alcohol. After diluting with a solvent such as chlorobenzene and chloroform, the solvent is evaporated by dropping 0.01 to 0.5% by weight of an indium tin oxide glass (ITO glass) substrate immobilized on a magnet provided with a magnetic field.
제4단계: 기질 위에 Step 4: On the substrate 자기성Magnetic 입자와 With particles 결합된Combined 탄소나노튜브 밀도를 증가시키는 단계 Increasing carbon nanotube density
상기 제3단계에서 제조된 용매가 모두 증발한 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass) 기질 위에, 다시 자기성 입자와 결합된 탄소나노튜브를 용매에 희석시킨 용액을 1~2방울 떨어뜨린 다음, 고온 상태에서 용매를 증발시킨다. 자기성 입자와 결합된 탄소나노튜브의 밀도를 증가시키기 위하여 상기 과정을 5~20회 반복할 수 있 다. 상기 방법으로 제조된 자기성 입자와 결합된 탄소나노튜브는 자기장 발생 방향으로 정렬되어 있다.On the indium indium tin oxide glass (ITO glass) substrate, all of the solvents prepared in the third step were evaporated, 1 to 2 drops of a solution obtained by diluting the carbon nanotubes combined with the magnetic particles in the solvent were dropped, followed by high temperature. The solvent is evaporated off. The process may be repeated 5 to 20 times to increase the density of carbon nanotubes bonded to the magnetic particles. Carbon nanotubes bonded to the magnetic particles produced by the above method are aligned in the direction of magnetic field generation.
제5단계: 기질 위에 Step 5: On the substrate 자기성Magnetic 입자와 With particles 결합된Combined 탄소나노튜브 고정단계 Carbon nanotube fixing step
상기 제4단계에서 제조된 자기장에 의해 수평 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각으로 정렬되어 있는 탄소나노튜브가 자기장이 없는 상황에서도 자기장 발생 방향으로 정렬되게 하기 위해, 상기 기질 상에 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 카드뮴(Cd), 철(Fe), 니켈(Ni), 백금(Pt), 아연(Zn), 구리(Cu)로 구성된 군에서 선택되는 금속을 증착시켜 순수한 전계방출 에미터 전극을 제조한다.In order to ensure that the carbon nanotubes aligned at any angle between horizontal or horizontal by the magnetic field prepared in the fourth step are aligned in the direction of magnetic field generation even in the absence of a magnetic field, titanium (Ti) on the substrate , Molybdenum (Mo), gold (Au), aluminum (Al), calcium (Ca), cadmium (Cd), iron (Fe), nickel (Ni), platinum (Pt), zinc (Zn), copper (Cu) By depositing a metal selected from the group consisting of a pure field emission emitter electrode is prepared.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only to illustrate the invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as limited by these examples.
실시예Example 1: 탄소나노튜브의 제조 1: Preparation of Carbon Nanotubes
탄소나노튜브 500mg을 365℃의 노(furnace)에 넣고, 0.1SLM(Standard Liters per Minute)의 공기를 주입하면서, 90분 동안 열처리하였다. 상기 열처리된 탄소나노튜브를 염산 500ml에 넣고, 1시간 동안 소니케이션을 한 다음, 1㎛의 필터로 여 과하였고, 다시 염산 500㎖에 여과된 상기의 탄소나노튜브를 넣고 1시간 동안 소니케이션을 한 다음, 1㎛의 필터로 여과하였다. 상기 염산 처리 과정을 3회 내지 5회 반복하여 탄소 나노튜브를 깨끗하게 정제하여 투과전자현미경(TEM) 사진으로 관찰하여 정제 전후를 관찰하였다. 그 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, 탄소나노튜브가 정제되기 전에는 불순물을 포함하고 있었으나 (a), 정제 후에는 순수한 탄소 나노튜브만 있는 것을 알 수 있었다 (b). 상기 깨끗하게 정제된, 탄소나노튜브를 황산과 과산화수소 혼합용액(부피비 4:1)에 담궈, 9시간 동안 상온에서 교반하여 절단한 다음, 증류수로 희석하여 500nm의 필터로 여과하여, 120℃ 오븐에서 12시간 이상 건조시켰다.500 mg of carbon nanotubes were placed in a furnace at 365 ° C., and heat-treated for 90 minutes while injecting 0.1 SLM (Standard Liters per Minute) air. The heat-treated carbon nanotubes were placed in 500 ml of hydrochloric acid, sonicated for 1 hour, filtered through a 1 μm filter, and the carbon nanotubes filtered in 500 ml of hydrochloric acid were put therein and sonicated for 1 hour. Then, the filtrate was filtered through a 1 μm filter. The hydrochloric acid treatment process was repeated three to five times to clean the carbon nanotubes, and then observed by transmission electron microscopy (TEM) to observe before and after purification. As a result, as shown in FIG. 2, the carbon nanotubes contained impurities before purification (a), but after purification, only pure carbon nanotubes were found (b). The purified carbon nanotubes were immersed in a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide (volume ratio 4: 1), stirred at room temperature for 9 hours, cut and then diluted with distilled water and filtered through a 500 nm filter, and then filtered in a 120 ° C. oven. Dry over time.
실시예Example 2: 탄소나노튜브와 2: carbon nanotubes 자기성Magnetic 입자의 결합 단계 Bonding step of particles
염화철(iron chloride; FeCl3·6H2O) 10.8g과 소듐올리에이트(sodium oleate; Cl8H33NaO2) 36.5g을 에탄올 80㎖, 증류수 60㎛ 및 헥산 140㎖의 혼합액에 넣어, 70℃에서 4시간 동안 가열하여 아이론-올리에이트 컴플렉스(iron-oleate complex)를 제조하였다. 상기 방법에 의해 제조된 아이론-올리에이트 컴플렉스(iron-oleate complex) 12g, 올레드산(oleic acid) 2.83g 및 3㎖ 디메틸포름아마이드(DMF) 용매 속에 실시예 1에서 제조된 탄소나노튜브 150mg을 분산시켜 용액을 혼합시켰다.10.8 g of iron chloride (FeCl 3 · 6H 2 O) and 36.5 g of sodium oleate (Cl 8 H 33 NaO 2 ) were added to a mixture of 80 ml of ethanol, 60 µm of distilled water, and 140 ml of hexane, and then 70 ° C. It was heated for 4 hours at to prepare an iron-oleate complex (iron-oleate complex). 150 mg of carbon nanotubes prepared in Example 1 in 12 g of iron-oleate complex prepared by the above method, 2.83 g of oleic acid and 3 ml of dimethylformamide (DMF) solvent Disperse to mix the solution.
상기 혼합물을 상온에서 옥타데션(1-octadecene) 130㎖에 완전히 녹인 다음 혼합물의 온도를 320℃까지 상승시킨 후 30분 동안 반응시킨 다음, 상기 혼합물의 온도를 상온까지 낮추었다. 상기 반응물을 에탄올로 3~4차례 세척을 하고, 원심분리기를 통해 상층액을 제거한 다음, 1㎛의 필터로 여과하여 산화제이철(Fe2O3)이 결합된 탄소나노튜브를 제조하여, 투과전자현미경(TEM) 사진으로 관찰하였다. 그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 탄소나노튜브에 자기성 입자가 결합 된 것을 알 수 있었다.The mixture was completely dissolved in 130 ml of octadecene (1-octadecene) at room temperature, and then the temperature of the mixture was raised to 320 ° C. and reacted for 30 minutes, and then the temperature of the mixture was lowered to room temperature. The reaction was washed three to four times with ethanol, the supernatant was removed through a centrifugal separator, and then filtered through a 1 μm filter to prepare carbon nanotubes in which ferric oxide (Fe 2 O 3 ) was combined. Observed by a microscopic (TEM) picture. As a result, as shown in Figure 3, it can be seen that the magnetic particles are bonded to the carbon nanotubes.
실시예Example 3: 기질 위에 3: on the substrate 자기성Magnetic 입자와 결합 된 탄소나노튜브 분산 단계 Carbon nanotube dispersion step combined with particles
실시예 2에서 만들어진 자기성 입자와 결합된 탄소나노튜브 5mg을 디메틸포름아마이드(DMF) 50㎖에 분산시킨 다음, 다시 탄소나노튜브 5mg이 디메틸포름아마이드(DMF) 50㎖에 분산된 용액 10㎖와 순수한 디메틸포름아마이드(DMF) 40㎖에 희석시켰다.5 mg of carbon nanotubes combined with the magnetic particles prepared in Example 2 were dispersed in 50 ml of dimethylformamide (DMF), and again, 10 ml of a solution of 5 mg of carbon nanotubes dispersed in 50 ml of dimethylformamide (DMF); Diluted in 40 ml of pure dimethylformamide (DMF).
한편, 1000가우스의 자기장을 가지는 자석 위에 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass)를 고정시킨 다음, 120℃ 오븐에 넣었다. 상기 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass)의 온도가 120℃까지 상승하면, 상기 자기성 입자와 결합된 탄소나노튜브를 디메틸포름아마이드에 희석시킨 용액을, 오븐 속에 있는 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass) 위에 1㎕ 가량 떨어뜨리고 10분간 120℃의 온도를 유지하여, 디메틸포름아마이드(DMF)를 증발시켰다.Meanwhile, indium tin oxide glass (ITO glass) was fixed on a magnet having a magnetic field of 1000 gauss, and then placed in a 120 ° C. oven. When the temperature of the indium tin oxide glass (ITO glass) rises to 120 ° C., a solution obtained by diluting the carbon nanotubes bonded with the magnetic particles in dimethylformamide is placed on an indium tin oxide glass (ITO glass) in an oven. About 1 μl was dropped and the temperature was maintained at 120 ° C. for 10 minutes to evaporate dimethylformamide (DMF).
실시예Example 4: 기질 위에 4: on the substrate 자기성Magnetic 입자와 With particles 결합된Combined 탄소나노튜브 밀도 증가 단계 Carbon nanotube density increase stage
실시예 3에서 제조된 디메틸포름아마이드(DMF)가 모두 증발한 인디듐틴옥사이드 글라스(ITO glass) 기질 위에, 다시 자기성 입자와 결합된 탄소나노튜브를 디메틸포름아마이드에 희석시킨 용액을 1㎕ 가량 떨어뜨린 다음, 오븐의 온도를 10분간 120℃로 유지하여, 디메틸포름아마이드(DMF)를 증발시켰다. 자기성 입자와 결합된 탄소나노튜브의 밀도를 증가시키기 위해, 상기 과정을 수십 회 반복하였다. On the substrate of indium tin oxide glass (ITO glass) in which all of the dimethylformamide (DMF) prepared in Example 3 was evaporated, 1 μl of a solution obtained by diluting the carbon nanotubes bonded with the magnetic particles in dimethylformamide was further dropped. After cooling down, the temperature of the oven was maintained at 120 ° C. for 10 minutes, and dimethylformamide (DMF) was evaporated. In order to increase the density of carbon nanotubes bonded to the magnetic particles, the above process was repeated several times.
상기 방법으로 제조된 기질을 주사전자현미경(SEM) 사진으로 관찰한 결과, 자기성 입자와 결합된 탄소나노튜브가 자기장에 의해 수평 또는 수평에서 수직 사이의 임의의 각으로 정렬되어 있음을 알 수 있었다(도 4). As a result of observing the substrate prepared by the above method with a scanning electron microscope (SEM) image, it can be seen that the carbon nanotubes bonded with the magnetic particles are aligned at an arbitrary angle between horizontal or horizontal to vertical by the magnetic field. (FIG. 4).
실시예Example 5: 기질 위에 5: on the substrate 자기성Magnetic 입자와 With particles 결합된Combined 탄소나노튜브 고정 단계 Carbon nanotube fixing step
본 발명자들은, 상기 자기성 입자와 결합된 탄소나노튜브가 자기장이 없는 상황에서도 수평 또는 수평에서 수직 사이의 임의의 각으로 정렬되게 하기 위해 e-beam 증착기(MooHan Co. Ltd., 한국)로 티타늄(Ti)을 상온에서 0.5nm/sec 속도로 총 높이가 30nm, 70nm 되게 증착하였다. 증착이 끝난 다음, 자석을 제거하여 순수한 전계방출 에미터 전극을 제조하였다. 그 결과 도 5에 나타난 바와 같이, 자기장에 따른 탄소나노튜브가 자기장 발생 방향에 따라 정렬되는 것을 알 수 있었다. The inventors of the present invention have directed titanium to an e-beam evaporator (MooHan Co. Ltd., Korea) in order to ensure that the carbon nanotubes bonded with the magnetic particles are aligned at an arbitrary angle between horizontal or horizontal to vertical even in the absence of a magnetic field. (Ti) was deposited to a total height of 30 nm and 70 nm at a rate of 0.5 nm / sec at room temperature. After the deposition was completed, the magnet was removed to prepare a pure field emission emitter electrode. As a result, as shown in Figure 5, it can be seen that the carbon nanotubes according to the magnetic field is aligned according to the magnetic field generation direction.
또한, 상기 제조된 전계방출 에미터 전극의 탄소나노튜브의 전계방출 특성을 알아보기 위하여, 전계에 따른 전류 밀도를 측정해 본 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 전계방출 에미터 전극은 전계방출이 우수하다는 것을 알 수 있었 다. In addition, in order to determine the field emission characteristics of the carbon nanotubes of the prepared field emission emitter electrode, the current density according to the electric field As a result of the measurement, as shown in FIG. 6, it was found that the field emission emitter electrode of the present invention was excellent in field emission.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고밀도 및 대용량으로 수평 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각으로 정렬된 탄소나노튜브의 고유 성질인 높은 전계방출 효과를 이용하여, 전계방출 효과를 크게 향상시킬 수 있고, 본 발명의 방법으로 제조된 전계방출 에미터 전극은 디스플레이용 전계방출 에미터 전극으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 전계방출 현상을 이용하는 주사전자현미경(Scanning electron microscope;SEM) 및 투과전자현미경(Transmission electron microscope;TEM)에 응용할 수 있다. As described in detail above, according to the present invention, the field emission effect is greatly improved by utilizing the high field emission effect, which is inherent in carbon nanotubes arranged at an arbitrary angle between horizontal or horizontal and vertical with high density and large capacity. The field emission emitter electrode prepared by the method of the present invention can be used as a field emission emitter electrode for a display, as well as a scanning electron microscope (SEM) and a transmission electron microscope using a field emission phenomenon. It can be applied to a transmission electron microscope (TEM).
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. The specific parts of the present invention have been described in detail above, and it is apparent to those skilled in the art that such specific descriptions are merely preferred embodiments, and thus the scope of the present invention is not limited thereto. something to do. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (19)
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060074791A KR100801131B1 (en) | 2006-08-08 | 2006-08-08 | Method for manufacturing a field emitter electrode using the array of cabon nanotubes |
| PCT/KR2007/000368 WO2007139271A1 (en) | 2006-05-26 | 2007-01-22 | Method for manufacturing a field emitter electrode using the array of carbon nanotubes |
| US11/681,262 US20070275627A1 (en) | 2006-05-26 | 2007-03-02 | Method for fabricating field emitter electrode using array of carbon nanotubes |
| CN200710103761XA CN101079356B (en) | 2006-05-26 | 2007-05-23 | Method for fabricating field emitter electrode using array of carbon nanotubes |
| JP2007141010A JP5132993B2 (en) | 2006-05-26 | 2007-05-28 | Manufacturing method of field emission emitter electrode using alignment of carbon nanotubes |
| JP2010215167A JP2011040402A (en) | 2006-05-26 | 2010-09-27 | Method of manufacturing field-emission emitter electrode using aligned carbon nanotubes |
| US12/900,837 US20110027498A1 (en) | 2006-05-26 | 2010-10-08 | Method for fabricating field emitter electrode using array of carbon nanotubes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060074791A KR100801131B1 (en) | 2006-08-08 | 2006-08-08 | Method for manufacturing a field emitter electrode using the array of cabon nanotubes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR100801131B1 true KR100801131B1 (en) | 2008-02-05 |
Family
ID=39342396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060074791A KR100801131B1 (en) | 2006-05-26 | 2006-08-08 | Method for manufacturing a field emitter electrode using the array of cabon nanotubes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100801131B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6548367B1 (en) * | 2001-11-13 | 2003-04-15 | Chartered Semiconductor Manufacturing Limited | Method to fabricate MIM capacitor with a curvillnear surface using damascene process |
| US6741019B1 (en) * | 1999-10-18 | 2004-05-25 | Agere Systems, Inc. | Article comprising aligned nanowires |
| JP2004234865A (en) * | 2003-01-28 | 2004-08-19 | Sony Corp | Carbon nanotube array material, its process of manufacture, carbon fiber array material, its process of manufacture and electric field emission display element |
| US6890230B2 (en) * | 2001-08-28 | 2005-05-10 | Motorola, Inc. | Method for activating nanotubes as field emission sources |
-
2006
- 2006-08-08 KR KR1020060074791A patent/KR100801131B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6741019B1 (en) * | 1999-10-18 | 2004-05-25 | Agere Systems, Inc. | Article comprising aligned nanowires |
| US6890230B2 (en) * | 2001-08-28 | 2005-05-10 | Motorola, Inc. | Method for activating nanotubes as field emission sources |
| US6548367B1 (en) * | 2001-11-13 | 2003-04-15 | Chartered Semiconductor Manufacturing Limited | Method to fabricate MIM capacitor with a curvillnear surface using damascene process |
| JP2004234865A (en) * | 2003-01-28 | 2004-08-19 | Sony Corp | Carbon nanotube array material, its process of manufacture, carbon fiber array material, its process of manufacture and electric field emission display element |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5132993B2 (en) | Manufacturing method of field emission emitter electrode using alignment of carbon nanotubes | |
| KR100907758B1 (en) | Metallization of Carbon Nanotubes for Field Emission Applications | |
| EP1578599A1 (en) | Method for synthesizing nanoscale structures in defined locations | |
| JP2007533581A6 (en) | Method for synthesizing small-diameter carbon nanotubes having electron field emission characteristics | |
| JP2007533581A (en) | Method for synthesizing small-diameter carbon nanotubes having electron field emission characteristics | |
| JP2010138064A (en) | Method for producing carbon nanotube film, carbon nanotube film and carbon nanotube element | |
| KR100836538B1 (en) | Metallization of carbon nanotubes for field emission applications | |
| KR100785377B1 (en) | Method for Manufacturing a Field Emitter Electrode Using the Vertical Alignment of Carbon Nanotubes | |
| US7927652B2 (en) | Method for manufacturing field emission electron source | |
| US7202596B2 (en) | Electron emitter and process of fabrication | |
| US20100133983A1 (en) | Method for manufacturing a field emitter electrode using the array of nanowires | |
| JP2010519703A (en) | Field emission device with anode coating | |
| KR100801131B1 (en) | Method for manufacturing a field emitter electrode using the array of cabon nanotubes | |
| Ma et al. | Stable field emission from cone-shaped SnO2 nanorod arrays | |
| US20060135030A1 (en) | Metallization of carbon nanotubes for field emission applications | |
| CN100538963C (en) | A kind of compound field-causing electron emitter and its production and use | |
| JP2008226734A (en) | Composition for forming thin film type electron emission material, thin film type electron emission material, its manufacturing method, and field emission type element | |
| TWI321802B (en) | Method of making field emission electron source | |
| Xu et al. | Field emission properties of the graphene double-walled carbon nanotube hybrid films prepared by vacuum filtration and screen printing | |
| JP4961561B2 (en) | Composite material of organosilicon compound and carbon nanotube and method for producing the same | |
| KR101151353B1 (en) | Fabrication method of needle-shape field emission-type electron emitter and field emission-type electron emitter thereby | |
| JP2006140110A (en) | Carbon nanotube paste, electron emitting source, field emission display, and manufacturing method of these | |
| JP2008053177A (en) | Nano carbon emitter, its manufacturing method and surface light emitting device | |
| JP2010218773A (en) | Nano-carbon emitter, its manufacturing method, and plane light-emitting element using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120111 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130108 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |