[发明专利]一种利用类金刚石薄膜提高碳纳米管场发射性能的方法

权利要求书

1.一种利用DLC提高CNT场发射性能的方法，其特征在于，所述方法在CNT上覆盖DLC，从而提高CNT的场发射性能。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)基底准备：将目标基片除杂，在目标基片表面依次蒸镀导电粘合层、隔离金属层和催化剂层，得到CNT的生长基底；

(2)CNT生长：将生长基底置于密闭加热系统中，抽真空后通入氢气，使得系统压强保持在1～30mbar，升温至550-750℃，通入乙炔进行CNT生长，系统稳定后取出；

(3)DLC沉积：将生长CNT后的样品放置在磁控溅射仪器中，以石墨为溅射靶材，系统抽真空后通入氩气，进行磁控溅射生长DLC。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述目标基片为硅片、不锈钢片或铜片；

优选地，利用电子束光刻技术、紫外光刻技术或纳米压印光刻技术，在除杂后的目标基片表面制作图形化阵列后利用电子束蒸镀技术进行蒸镀。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述导电粘合层的厚度为20～150nm；

优选地，所述隔离金属层的厚度为5～30nm；

优选地，所述催化剂层的厚度为0.5～15nm。

5.如权利要求2-4之一所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述导电粘合层材料为Ti、Cu、W、Mo、Au或石墨烯；

优选地，所述隔离金属层材料为Al、ITO、TiN或SiO₂；

优选地，所述催化剂层材料为Fe、Co、Ni或二茂铁。

6.如权利要求2-5之一所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的抽真空为将系统抽真空至0.1mbar以下；

优选地，所述氢气的流量为600～700sccm；

优选地，先将系统升温至500～600℃进行预处理1～10min，随后将系统升温至反应温度550～750℃。

7.如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述乙炔的流量为20～60sccm；

优选地，所述CNT的生长时间为15～600s；

优选地，生长结束后等待60s以使系统稳定后取出样品。

8.如权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的抽真空为将系统抽真空至10^-6Pa；

优选地，所述氩气的流量为15～50sccm；

优选地，调节系统溅射功率至50～200W；

优选地，进行磁控溅射生长DLC的生长时间为30～180min。

9.如权利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)基底准备：将目标基片除杂，利用电子束光刻技术、紫外光刻技术或纳米压印光刻技术，在除杂后的目标基片表面制作图形化阵列后利用电子束蒸镀技术依次蒸镀导电粘合层、隔离金属层和催化剂层，得到CNT的生长基底；所述目标基片为硅片、不锈钢片或铜片；

所述导电粘合层的厚度为20～150nm，材料为Ti、Cu、W、Mo、Au或石墨烯；所述隔离金属层的厚度为5～30nm，材料为Al、ITO、TiN或SiO₂；所述催化剂层的厚度为0.5～15nm，材料为Fe、Co、Ni或二茂铁；

(2)CNT生长：将生长基底置于密闭加热系统中，将系统抽真空至0.1mbar以下后通入流量为600～700sccm的氢气，使得系统压强保持在1～30mbar，先将系统升温至500～600℃进行预处理1～10min，随后将系统升温至反应温度550～750℃，通入流量为20～60sccm的乙炔进行CNT生长，生长时间为15～600s，生长结束后等待60s以使系统稳定后取出样品；

(3)DLC沉积：将生长CNT后的样品放置在磁控溅射仪器中，以石墨为溅射靶材，将系统抽真空至10^-6Pa后通入流量为15～50sccm的氩气，调节系统溅射功率至50～200W，进行磁控溅射生长DLC，生长时间为30～180min。