[发明专利]一种微波氢等离子体处理提升碳纳米管场发射性能的方法

权利要求书

1.一种微波氢等离子体处理提升碳纳米管场发射性能的方法，其特征是：在载能铁离子轰击过的硅晶片上用热化学气相沉积法制备碳纳米管阵列，并利用微波氢等离子体处理碳纳米管阵列，通过调节微波功率为80-100W、基底温度为1000K、处理室气压为1kPa、处理时间为0.5-2小时来控制碳纳米管的形貌，然后将所得碳纳米管阵列在1273K温度下热处理3小时，最终获得表面缺陷富集、开口、变细、场发射性能改善的碳纳米管阵列。

2.权利要求1所述的微波氢等离子体处理提升碳纳米管场发射性能的方法，其特征在于按如下步骤进行：

（1）将硅单晶片依次在去离子水、丙酮和无水乙醇中各超声清洗10分钟，超声功率为50W；

（2）将步骤（1）得到的硅晶片置入到体积比为4%的氢氟酸中浸泡5分钟；

（3）对步骤（2）得到的硅晶片在金属蒸汽真空弧MEVVA离子源中进行载能铁离子轰击预处理，轰击时铁离子能量为15keV，束流为10毫安，处理时间为15分钟；

（4）将步骤（3）得到的载能铁离子轰击过的硅晶片置入磁控溅射装置中沉积厚度为5纳米的铁催化剂；

（5）将步骤（4）得到的沉积有5纳米铁催化剂的硅片放入高温石英管式炉中，先将催化剂在400sccm氢气、853K条件下热处理1小时，后在150sccm氨气、1023K条件下处理10分钟，最后在87sccm乙炔、600sccm氢气、1023K 条件下常压生长碳纳米管阵列，生长时间为30分钟；

（6）将步骤（5）得到的碳纳米管阵列放入微波装置的处理室中，通入10sccm 5N高纯氢气，调节反应室气压为1kPa，并对基底加热至1000K，等待气压和温度稳定；

（7）在步骤（6）的基础上启动微波源，调节微波功率为80-100W，开始处理碳纳米管，处理时间为0.5-2小时；

（8）在步骤（7）的基础上关闭微波系统，停止通入氢气，将基底温度升至1273K，对所得的碳纳米管阵列热处理3小时，最终获得不同形貌的、场发射性能改善的碳纳米管阵列。