[发明专利]一种CeB6柔性场发射阴极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种场发射阴极材料的制备方法，特别涉及一种CeB₆柔性场发射阴极材料的制备方法，属于材料制备技术领域。

背景技术

电子阴极材料的发展已达上百年的时间，期间人们尝试了各种各样的材料，期望能获得大发射电流密度、高稳定可靠性、长寿命的特性。研究者发现，稀土金属硼化物(RB₆,R＝稀土)的电子发射满足上述优异的特点。基于其独特的性能，用途十分的广泛，例如用作电子发射源，可在电子束分析仪及加工设备、离子加速器和其他一些动态的真空系统中。CeB₆是稀土金属硼化物的一种，具有功函数低、蒸发率(高温下)低、化学稳定性好等特点，因此，作为优良的冷阴极发射源有着较低的操作电压和较长的使用寿命，广泛应用于国防和民用工业，如扫描电镜、场发射压力传感器等高性能电子源器件。

柔性电子器件在可穿戴设备、分布式传感器以及建筑物表面的大型弯曲显示等领域具有广泛的发展前景。随着柔性电子学的发展，通过一定的方法制备兼具机械柔性和优良场发射特性能的纳米器件就显示出越来越重要的科研和实用价值。迄今为止，CeB₆柔性场发射阴极材料的研究未见报道。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种CeB₆柔性场发射阴极材料的制备方法，场发射性能检测结果表明，本发明制备的纳米线结构CeB₆柔性场发射阴极材料具有优异的电子发射特性。

技术方案：本发明所述的一种CeB₆柔性场发射阴极材料的制备方法，包括下述步骤：

(1)清洗柔性衬底，烘干后镀上Au作为催化剂备用；

(2)将铈源放入石英管，置于管式电炉中部，在管式炉上气流方向放置镀有催化剂的衬底；

(3)将管式炉密封后充满惰性保护气和还原气体，然后对其抽真空；

(4)在真空条件下加热石英管，待其升温至900～1000℃时，通入硼源前驱体；

(5)反应15～45min后，停止通入硼源，然后在惰性保护气和还原气体气氛下自动降温；

(6)取出柔性衬底，实现CeB₆柔性场发射阴极材料的制备，该CeB₆柔性场发射阴极材料包括柔性衬底和生长于柔性衬底上的CeB₆纳米线。

制得的CeB₆柔性场发射阴极材料中，CeB₆纳米线的直径为80～300nm，长度为5～40μm。

其中，柔性衬底优选为碳布。

优选的，步骤(1)中，在柔性衬底上镀上厚度为5～15nm的Au薄膜作为催化剂。

进一步的，步骤(1)中清洗柔性衬底的方法为：将柔性衬底依次通过丙酮、乙醇、超纯水在超声波清洗机中清洗20min。

上述步骤(2)中，铈源为含有Ce元素的药品，优选为CeCl₃·7H₂O。

实验中常用柔性衬底的尺寸为：长度10cm，宽度1cm，对应所需铈源的质量为0.1～0.3g。

步骤(3)和步骤(5)中，以体积百分比计量，通入的惰性保护气和还原气体优选为30％H₂与70％Ar的混合气。

步骤(4)中，以体积百分比计量，硼源前驱体优选为5％B₂H₆与95％H₂的混合气。

进一步的，步骤(4)中，在真空条件下以15～25℃/min的速率加热石英管至900～1000℃时，通入硼源前驱体，该硼源前驱体的流速为20～40sccm。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明采用柔性衬底，通过易于操作的化学气相沉积方法实现了CeB₆纳米线在柔性衬底上准定向生长，实现了柔性CeB₆纳米线结构的制备，进而实现了CeB₆柔性场发射阴极材料的制备；(2)本发明的制备方法易于操作，不需要复杂的工艺条件，工艺简单，制得的CeB₆纳米线质量好，结晶度高，产率高，具有良好的柔性和优异的场发射性能，可作为冷阴极电子源，在柔性显示、冷阴极发光管、高亮度光源和小型X射线管等领域有广泛的应用前景。

附图说明

图1为实施例1制得的CeB₆柔性场发射阴极材料的SEM照片；