[发明专利]一种半金属二氧化钛纳米管阵列膜的生长方法及其应用

权利要求书

1.一种半金属二氧化钛纳米管阵列膜的生长方法，在工业用纯钛片上生长场发射性能优异、能直接作为场发射冷阴极的半金属二氧化钛纳米管阵列膜，其特征在于，该生长方法具体按以下步骤进行：

步骤1：清洗纯钛片；

按体积比1：4～8，将浓氢氟酸和浓盐酸混合形成抛光液；

步骤2：将步骤1中清洗的纯钛片放入步骤1制得的抛光液中化学抛光10 s～180 s；

步骤3：将石墨和步骤2中化学抛光后的纯钛片放入电解液，对该纯钛片进行氧化；

步骤4：将步骤3中氧化后的纯钛片放入乙二醇溶液中浸泡4 h～12 h；

步骤5：将步骤4浸泡后的纯钛片在真空度为1 Pa～200 Pa、温度为700℃～850℃、通入流速为10SCCM～12 SCCM混合气氛的条件下保温10 min～90 min，然后在氩气气氛下自然冷却至室温, 制得半金属二氧化钛纳米管阵列膜。

2.根据权利要求1所述的半金属二氧化钛纳米管阵列膜的生长方法，其特征在于，所述步骤1中的清洗是将纯钛片依次在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗干净。

3.根据权利要求1所述的半金属二氧化钛纳米管阵列膜的生长方法，其特征在于，所述步骤3中的氧化是：以石墨为阴极，纯钛片为阳极，保证阴极和阳极之间的距离为1 cm～5 cm，所述的电解液为含0.2 wt.%～0.3wt.%氟化铵和0.01 wt.%～0.05wt.%氢氟酸的乙二醇溶液，氧化电压为 30 V～60 V，氧化时间为5 min～600 min。

4.根据权利要求3所述的半金属二氧化钛纳米管阵列膜的生长方法，其特征在于，所述的氧化过程中用磁力搅拌器搅拌电解液。

5.根据权利要求1所述的半金属二氧化钛纳米管阵列膜的生长方法，其特征在于，所述步骤5中的混合气氛由流量比为9：1～3的氩气和乙炔组成。

6.一种权利要求1所述半金属二氧化钛纳米管阵列膜的应用，其特征在于，将该半金属二氧化钛纳米管阵列膜直接作为场致电子发射冷阴极。

7.根据权利要求7所述的半金属二氧化钛纳米管阵列膜的应用，其特征在于，控制阴极到阳极的距离为60μm～200μm，系统真空度优于1.2×10^-4 Pa，阳极电压的变化范围为0 V～3500 V。