[发明专利]用于场发射阴极的纳米结构的制造方法

说明书

本发明涉及场发射照明领域，具体涉及一种场发射阴极的形成方法。所述方法包括：将生长基底置于包含Zn基生长剂的生长溶液中，所述生长溶液在室温下具有预定义的pH值；升高生长溶液的pH值以达到成核阶段；当升高溶液的pH时就开始成核。然后通过降低pH值进入生长阶段。纳米棒的长度由生长时间决定。通过升高pH值来终止该过程以形成尖锐的尖端。本发明还涉及用于这种场发射阴极的结构以及包括该场发射阴极的照明装置。

技术领域

本发明涉及场发射照明领域，特别地涉及一种用于场发射阴极和至场发射阴极的纳米结构的制造方法。

背景技术

现代节能照明设备所采用的技术是将汞作为活性成分之一。由于水银对环境造成危害，为了克服与节能无汞照明相关的复杂技术难题，进行了广泛的研究。

一个用于解决这个问题的方法是使用场发射光源技术。场发射是一种当将很高的电场施加到导电材料表面时发生的现象。该场将给电子足够的能量，使得电子从材料发射（至真空中）。

在现有技术的设备中，阴极布置在真空腔室中，具有例如玻璃壁，其中，腔室的内部涂覆有导电阳极层。此外，在阳极上沉积发光层。当在阴极和阳极之间施加足够高的电势差从而产生足够高的电场强度时，电子从阴极发射并且朝着阳极加速。当电子撞击发光层，通常包括诸如磷光体材料的发光粉末，发光粉末将发射光子。该工艺被称为阴极发光。

在EP1709665中公开了应用场发射光源技术的光源的一个示例。EP1709665公开灯泡形光源，包括居中布置的场发射阴极，还包括布置在玻璃球泡内表面的阳极层，玻璃灯泡封闭发射阴极。所公开的场发射光源允许光的全向发射，这例如对于改进光源的实施是有用的。

尽管EP1709665示出了对无汞光源的有前途的方法，但是所使用的阴极结构是相对基本的，特别地，对于实现发光的高度均匀性。因此，希望改进阴极结构，从而改善从场发射光源发射的光的整体印象。此外，还希望对用于形成这样的阴极的制造方法进行改进，特别是关于均匀性，可控性和可重复性。

进一步关注US2014346976 A1，涉及制造多个纳米结构的方法，包括以下步骤：提供布置在第一基底的表面上的多个突出的基底结构，提供包含溶剂/分散剂和种子材料的种子层混合物与突出基底结构相接触，提供与第一基底平行布置的第二基底，第二基底与突出基底结构相邻，从而封闭第一和第二基底之间的大部分种子层混合物，蒸发溶剂，从而在突出基底结构上形成包括种子材料的种子层，移除第二基底，提供包含生长剂的生长混合物与种子层接触，以及控制生长混合物的温度，使得在生长剂的存在下通过化学反应在种子层上形成纳米结构。

进一步关注到US2007284573 A1，涉及一种具有高长宽比的ZnO纳米线的低温制备工艺，该方法与半导体制造工艺相关，并获得栅极可控场发射三极管。该工艺包括提供半导体基底，在半导体基底上分别沉积介质层和导电层，限定介质层和导电层上发射体阵列的位置，在基底上沉积作为种子层的超薄ZnO膜，采用水热法生长作为发射体阵列的ZnO纳米线，蚀刻不包括发射体阵列的区域，然后获得栅极可控场发射三极管。

发明内容

鉴于现有技术的上述提及的和其它缺点，本发明的总体目的是提供一种制造用于场发射装置的阴极的改进方法，其中，所得的阴极在实现关于光发射的高度均匀性方面发挥重要作用。

根据本发明的第一个方面，提供了一种形成多个ZnO纳米结构的方法，包括如下步骤：提供生长基底；提供包含Zn基生长剂的生长溶液，所述生长溶液生长溶液具有在室温下预定义的初始pH值；将生长基板布置在生长溶液中；升高生长溶液的pH值以达到在基底上形成成核位点的成核阶段；将pH值保持在升高的水平上达预定的成核时间以在成核阶段期间控制成核位点密度；降低pH值以使从成核阶段过渡到生长阶段；使纳米结构生长预定的生长时间；升高pH值以使从生长阶段过渡到尖端形成阶段。