[发明专利]一种反射式场发射电子光源器件及制备方法

说明书

本发明公开了一种反射式场发射电子光源器件，其主要由透明阴极、电子发射体和非透明反射式阳极构成；其是在ITO玻璃基底上依次制作图案化的ITO电极、磁控溅射AZO种子层、水热生长ZnO纳米棒阵列电子发射体得到生长有图案化的氧化锌纳米棒阵列阴极；在玻璃基底上通过光刻和湿化学法制作相互独立的半球型凹槽阳极单元，随后依次在半球形凹槽内喷涂沉积导电层Ag膜和电子荧光粉得到非透明反射式阳极，然后结合隔离子组装成反射式场发射电子光源器件；本发明的反射式场发射电子光源器件的电子束成像在阴极板一侧，电子反射像呈现为平面光源，其不仅具有电子束自聚焦特性，还具有电场自增强性能，且器件的阈值电压低、发光亮度高。

技术领域

本发明涉及一种反射式场发射电子光源器件及其制备方法，属于真空电子技术领域。

背景技术

场致发射即冷阴极电子发射是依靠外电场的作用使材料表面势垒高度降低、宽度变窄，电子通过量子力学的隧道效应穿过或越过表面势垒而射入真空的现象。因场发射具有无延迟、高亮度和高色饱和度等优点，由纳米冷阴极构成的场发射电子源如X-射线源、微波器件、显示光源等在医疗、军事和商业领域的应用备受关注。

传统平面二极结构电子源(如附图1所示)主要由阴极板、透明的阳极板和电子发射体构成，当对阴阳电极施加足够大的电压后发射体发射电子轰击阳极板上的荧光粉而发光，电子发射像在阳极板一侧呈现。二极结构电子源器件具有结构简单，制作成本低的优点，但因自身存在无束斑聚焦、亮度低、所需阳极电压高等缺点其应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于针对上述领域研究的不足，提供一种反射式场发射电子光源器件及其制备方法，该反射式场发射电子光源主要由透明阴极、电子发射体和非透明反射式阳极构成，其在ITO玻璃基底上依次制作图案化的ITO电极、磁控溅射AZO种子层、水热生长ZnO纳米棒阵列电子发射体得到生长有图案化的氧化锌纳米棒阵列阴极；在玻璃基底上通过光刻和湿化学法制作相互独立的半球型凹槽阳极单元，随后依次在半球形凹槽内喷涂沉积导电层Ag膜和电子荧光粉得到非透明反射式阳极，然后结合隔离子组装成反射式场发射电子光源器件。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种反射式场发射电子光源器件的制备方法，包括图案化透明的ITO阴极制备、电子发射体制备、非透明反射式半球凹槽阳极制备和电子光源器件组装，具体包括以下步骤：

（1）图案化透明的ITO阴极制备

将厚度为1.1mm的ITO玻璃分别在丙酮、乙醇和纯水中超声处理15min，随后在干燥箱中110℃烘干2h；接着在ITO玻璃上丝网印刷LPR-800负性感光胶，印刷厚度为12μm，随后将印有感光胶的玻璃在干燥箱中120℃保温20 min；待感光胶自然冷却后, 在强度为4.4mW/cm²的紫外深度光刻机上曝光15s；曝光之后采用质量浓度为1%的Na₂CO₃溶液对涂覆有感光胶的玻璃喷淋显影；光固化的胶因溶于Na₂CO₃溶液而脱落，接着用体积比为50:6:50的盐酸、硝酸和水的混合液在60℃下对ITO喷淋刻蚀，将湿法刻蚀的基片浸泡在丙酮溶液中，ITO表面的光刻胶因溶于丙酮而脱落，形成透明的阴极玻璃基底和线宽为6~30μm的条状ITO电极。

（2）电子发射体的制备