[发明专利]一种处理阴极薄膜提高场发射性能的工艺

说明书

本发明公开了一种处理阴极薄膜提高场发射性能的工艺，该工艺通过使用不同种类的胶带以及改变胶带处理次数等参数来调控场发射点，并使用砝码压实的手段让胶带和待处理场发射阴极薄膜贴合更加紧密，最大限度地发挥出胶带处理改善场发射性能的作用，达到改善阴极形貌、降低场屏蔽效应并最终提高场发射性能的目的。实验结果证实，本发明提出的工艺对提高场发射性能有着极大的作用，再通过选择最优的胶带处理次数等工艺参数能有效地降低场发射器件的开启和阈值电场强度，从而获得性能优异的场发射器件。

技术领域

本发明属于场发射阴极薄膜制备与处理领域，通过使用不同种类的胶带以及改变胶带处理次数等参数来调控场发射点，并使用砝码来让胶带和待处理场发射阴极薄膜贴合更加紧密，最大限度地发挥出胶带处理改善场发射性能的作用，达到改善阴极形貌、降低场屏蔽效应并最终提高场发射性能的目的。

背景技术

近年来，随着对电子发射技术不断深入的研究，以及其应用范围的不断扩大，场致电子发射作为一种冷阴极发射方式，受到了国内外研究者的大量关注，并在平板显示、X射线管、微波发生器等诸多领域中有潜在应用，成为真空微纳电子行业内的热点研究问题。

场发射，是通过降低固体表面势垒的高度，压缩表面势垒的宽度，使电子能通过隧穿效应穿过或越过势垒顶端，形成电子发射。具体而言，就是在外加高压电场作用下，由于曲率较大的电极(即场发射阴极)附近电场增强，固体表面势垒宽度降低到接近或小于电子的波长时，电子通过隧穿效应发射，不需要其他形式的附加能量。

目前，有很多关于碳纳米管、石墨烯、碳化硅、氧化锌等低维纳米材料及其复合物作为场发射阴极的研究，采用的阴极薄膜制备方法有丝网印刷、真空抽滤、化学气相沉积、电泳等，但是，化学气相沉积所需成本太高，不利于场发射器件的商业化应用，而成本较低的丝网印刷和真空抽滤等方法易使阴极材料在基底上倒伏，导致有效的场发射点数量稀少，从而表现出来的场发射性能并不十分出色，因此，如何从材料改性角度出发来增强场发射性能成为一个非常值得研究的课题。研究人员大多采用了提高长径比、增强尖端与衬底之间的吸附、用其他材料界面修饰阴极材料，降低功函数等方法提升它的场发射性能。但场屏蔽效应一直是限制场发射性能的一个重要因素，需要通过移除部分与衬底吸附不好的场发射点，从而减小场屏蔽效应。

发明内容

本发明的目的是通过使用不同种类的胶带以及改变胶带处理次数等参数来调控场发射点，并使用砝码来让胶带和待处理场发射阴极薄膜贴合更加紧密，最大限度地发挥出胶带处理改善场发射性能的作用，达到改善阴极形貌、降低场屏蔽效应并最终提高场发射性能的目的。本发明采用低维纳米材料作为阴极薄膜材料，使用不同种类的胶带，改变处理次数，并给出最优的处理次数，以最大程度地增强场发射性能。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种处理阴极薄膜提高场发射性能的工艺，该工艺具体包括以下步骤：

步骤1：胶带处理

(1)胶带的预处理

将选好的胶带撕开2～10cm，在表面干净平整的物体或在胶带自身上将其反复地粘10～500次，通过改变胶带预处理的次数，改变胶带的粘附力；

(2)阴极薄膜的胶带粘撕处理

将处理好的胶带均匀平整地贴到场发射阴极薄膜上，所述阴极薄膜包括但不限于碳纳米管、石墨烯、碳化硅、氧化锌低维纳米材料及其复合物。放置50～1000g重的砝码，使胶带均匀、平整地覆盖住场发射阴极薄膜，再揭下。

步骤2：测试阴极薄膜的场发射性能