[发明专利]碳纳米管场发射体

说明书

技术领域

本发明涉及一种场发射体，尤其涉及一种碳纳米管场发射体。

背景技术

自九十年代初以来，以碳纳米管为代表的纳米材料以其独特的结构和性质引起了人们极大的关注。近几年来，随着碳纳米管及纳米材料研究的不断深入，其广阔的应用前景不断显现出来。例如，由于碳纳米管所具有的独特的电磁学、光学、力学、化学等性能，大量有关其在场发射电子源、传感器、新型光学材料、软铁磁材料等领域的应用研究不断被报道。

就以场发射技术为例，碳纳米管早已以其优良的导电性能，完美的晶格结构，纳米尺度的尖端等特性成为优良的场发射体材料，请参见Walt A. de Heer 等人Science 270，1179-1180 (1995), A Carbon Nanotube Field-Emission Electron Source一文。

碳纳米管作为场发射体在应用时，通常需要多根碳纳米管，该多根碳纳米管之间会相互屏蔽，只有少数的碳纳米管发射电子，导致该多根碳纳米管总的发射电流密度不大。虽然提高发射电压可以得到较大的发射电流密度，但是提高发射电压会损坏碳纳米管场发射体的发射尖端，而且所述发射尖端的损坏是一个连续性的破坏，会很快导致整个碳纳米管场发射体全部失效。因此，如何解决多个碳纳米管之间的相互屏蔽作用是碳纳米管应用于场发射体时的关键问题。

另外，碳纳米管作为场发射体应用时，碳纳米管场发射尖端通常会产生较大的电场力，从而需要碳纳米管场发射体具有较高的强度，尤其是碳纳米管场发射体的支撑部具有较高的强度，以保证可以支撑整个碳纳米管场发射体以及发射电子的稳定性。但是，现有的碳纳米管场发射体的支撑部的强度较差，影响了碳纳米管场发射体发射电子的稳定性，限制了碳纳米管场发射体的广泛应用。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种可以减小碳纳米管之间的屏蔽效应而得到具有较大发射电流密度，以及具有较高强度的碳纳米管场发射体。

一种碳纳米管场发射体，包括多个碳纳米管束，每个碳纳米管束具有相对的第一端和第二端，且每个碳纳米管束包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管通过范德华力首尾相连，且沿着该每个碳纳米管束的延伸方向定向排列，该多个碳纳米管束的第一端汇聚成一碳纳米管线，作为支撑部；该多个碳纳米管束沿着第一端与第二端之间的部分由所述支撑部向周围呈扇形发散，形成电子发射部；所述多个碳纳米管束中相邻的碳纳米管束之间具有间隙，该间隙从碳纳米管束的第一端至碳纳米管束的第二端逐渐增大。

与现有技术相比较，本发明提供的碳纳米管场发射体，由于碳纳米管场发射体包括多个碳纳米管束，该多个碳纳米管束之间具有间隙；而且，将碳纳米管场发射体的支撑部纺成线，促使所述碳纳米管束的一端汇聚于碳纳米管场发射体的支撑部，另一端由碳纳米管场发射体的支撑部向周围呈扇形发散，进一步增大了碳纳米管场发射体中各个碳纳米管束之间的间隙，减小了碳纳米管束之间的相互屏蔽效应，进而增大了碳纳米管场发射体的发射电流密度。所制备的碳纳米管场发射体具有自支撑性，而且将碳纳米管场发射体的支撑部纺成线，增强了碳纳米管场发射体支撑部中各个碳纳米管的相互作用力，使碳纳米管场发射体支撑部具有较大的力学强度，可以承受较大的场强，并支撑整个碳纳米管场发射体进行稳定的场发射。另外，制备方法简单，可实现产业自动化生产。

附图说明

图1为本发明具体实施例一提供的碳纳米管场发射体制备方法的工艺流程图。

图2为本发明具体实施例一提供的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图3为本发明具体实施例一提供的碳纳米管场发射体制备方法的另一工艺流程图。

图4为本发明具体实施例一提供的碳纳米管场发射体的结构示意图。

图5为本发明具体实施例一提供的碳纳米管场发射体的另一结构示意图。

图6为本发明具体实施例一提供的碳纳米管场发射体的光学显微镜照片。

图7为本发明具体实施例一提供的碳纳米管场发射体的电流-电压曲线。

图8为本发明具体实施例一提供的碳纳米管场发射体的FN曲线。

图9为本发明具体实施例二提供的碳纳米管场发射体制备方法的工艺流程图。

图10为本发明具体实施例三提供的碳纳米管场发射体制备方法的工艺流程图。

图11为本发明具体实施例四提供的碳纳米管场发射体制备方法的工艺流程图。

主要元件符号说明