專利名稱：在無支撐的碳納米管膜上制備氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光電子材料技術領域，具體地說是一種在無支撐的碳納米管膜 上制備氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術：
自從碳納米管被發(fā)現(xiàn)以來，因其特有的結(jié)構(gòu)特點而引發(fā)的一個最顯著的應 用就是制作碳納米管場發(fā)射顯示器，然而，亮度低、均勻性差始終困擾著碳納 米管場發(fā)射顯示器的發(fā)展。通常認為高的場增強因子和低的逸出功是贏得優(yōu)異
場發(fā)射特性的主導因素。ZnO是一種寬禁帶半導體，并且具有較大的激子束縛能， 在光電子器件中有很大的應用前景，又由于其熱穩(wěn)定性，高機械強度和化學穩(wěn) 定性等特殊性質(zhì)，引起了人們對其納米結(jié)構(gòu)的場發(fā)射特性研究的興趣。
近年來，人們利用溶液法，分子束外延法，脈沖激光沉積法，金屬有機物 化學氣相沉積法制備出各種不同的一維ZnO納米結(jié)構(gòu)，例如納米線，納米帶，納 米針，納米鉛筆，納米棒等，并對這些納米結(jié)構(gòu)的場發(fā)射特性進行了研究，結(jié) 果表明，具有尖端的那些納米結(jié)構(gòu)更容易發(fā)射出電子，然而到目前為止，所有 的一維納米結(jié)構(gòu)由于其光滑的表面往往都只能從頂端發(fā)射電子，限制了場發(fā)射 性能的進一步提高。所以這里介紹了一種碳管和氧化鋅結(jié)合的結(jié)構(gòu)，改善了碳 管的場發(fā)射特性，增強了碳管的場發(fā)射性能，提高了場發(fā)射電流密度，并且開 啟電場較低，發(fā)射穩(wěn)定性好。另一方面，此前也有很多學者做了很多關于碳管 和氧化鋅相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，不過，此前的結(jié)構(gòu)都用絲網(wǎng)印刷的方法，由硅片作為 襯底，制作工藝復雜、成本高，而且不可彎折，剪裁困難。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提供的一種在無支撐的碳納米管膜 上制備氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)的方法，它以熱蒸發(fā)將氧化鋅均勻附著在無支撐的碳 納米管的薄膜上形成氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)，制作工藝簡單、成本低，適合大面積 制作，尤其在半導體器件的制作上比硅片更有廣泛的應用前景。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術方案是 一種在無支撐的碳納米管膜上制備 氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)的方法，特點是采用熱蒸發(fā)將氧化鋅均勻附著在無支撐的碳 納米管的薄膜上形成氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)，具體包括以下步驟
a、 將水平管式爐以15°C/min的速率預熱到800 850°C;
b、 將金屬鋅粉末、氧化鋅粉、碳粉以質(zhì)量比10: 1: l混合作為附著材料 源放到石英舟里，石英舟放入己預熱的水平管式爐中部，取一片無支撐的碳納 米管膜片放在距附著材料源大約15cm左右的地方，作為襯底來收集反應生成 物；
c、 通入流量為1 2L/min的氮氣，溫度控制在800 850°C ，在常壓下反 應20 40inin，反應結(jié)束后關閉氮氣，氧化鋅均勻附著在無支撐的碳納米管膜 上形成一層白色的接近透明膜狀的氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)。
所述碳納米管膜片的碳管長度為5 20 u m，直徑為20 40nm。 所述氧化鋅納米層為針狀結(jié)構(gòu)，其長度約為1 Pm，氧化鋅顆粒約為100nm。 所述金屬鋅的純度為99.999%;氧化鋅為分析純，碳粉為光譜純。 本發(fā)明改善了碳管的場發(fā)射特性，增強了場發(fā)射性能，提高了場發(fā)射電流 密度，并且開啟電場較低，發(fā)射穩(wěn)定性好，與現(xiàn)有技術相比具有制作工藝簡單、 成本低，重復性好，尤其適合大面積制作，而且可以彎折，剪裁方便，有廣泛 的應用前景。


圖1為本發(fā)明中水平管式爐結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為具有納米層結(jié)構(gòu)的碳納米管膜的SEM照片
具體實施例方式
參閱附圖l，本發(fā)明采用熱蒸發(fā)將氧化鋅均勻附著在無支撐的碳納米管的
薄膜上形成氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)，具體包括以下步驟
a、水平管式爐1由兩根半徑不同的石英管(2)、 (3)及電熱爐絲(4) 組成，大口徑的石英管(2)其長度為110cm，直徑為8cm;小口徑的石英管(3) 其長度為140cm，直徑為4cm，把小口徑的石英管(3)插入大口徑石英管(2) 的底部，其載氣口 (5)接入氮氣，電熱爐絲(4)纏繞在大口徑石英管(2) 外與電源連接，水平管式爐l水平放置，并以15'C/min的速率預熱到85(TC， 試驗在小口徑的石英管(3)中進行，氮氣作為反應生成物的載氣。
b、 將金屬鋅粉末、氧化鋅粉、碳粉以質(zhì)量比10: 1: l混合作為材料源放 入石英舟(6)內(nèi)，金屬鋅粉末的純度為99.999%;氧化鋅為分析純，碳粉 為光譜純，石英舟(6)放置在小口徑石英管(3)的中部，取一片無支撐的碳 納米管(7)的膜片放在距石英舟(6)的材料源大約15cm的地方，作為襯底 來收集反應生成物，碳納米管(7)的碳管長度為5 20um，直徑為20 40nm。
c、 打開氮氣閥，將氮氣以1.5L/min的流量通入石英管(3)內(nèi)，溫度控 制在85(TC，常壓下反應30min，反應結(jié)束后關閉氮氣，碳管膜片(7)的碳納 米管膜上形成一層白色的接近透明膜狀的氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)。
參閱附圖2，為上述制備的具有氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)的碳納米管膜的SEM照片。
以上實施例只是對本發(fā)明做進一步說明，并非用以限制本專利，凡為本發(fā) 明等效實施，均應包含于本專利的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種在無支撐的碳納米管膜上制備氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于采用熱蒸發(fā)將氧化鋅均勻附著在無支撐的碳納米管膜上形成氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)，具體包括以下步驟a、將水平管式爐以15℃/min的速率預熱到800～850℃；b、將金屬鋅粉末、氧化鋅粉、碳粉以質(zhì)量比10∶1∶1混合作為附著材料源放在石英舟里，石英舟放到已預熱的水平管式爐中部，取一片無支撐的碳納米管膜片放在距附著材料源大約15cm左右的地方，作為襯底來收集反應生成物；c、通入流量為1～2L/min的氮氣，溫度控制在800～850℃，在常壓下反應20～40min，反應結(jié)束后關閉氮氣，氧化鋅均勻附著在無支撐的碳納米管膜上形成一層白色的接近透明膜狀的氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述在無支撐的碳納米管膜上制備氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)的 方法，其特征在于所述碳納米管膜片的碳管長度為5 20um，直徑為20 40nm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述在無支撐的碳納米管膜上制備氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)的 方法，其特征在于所述氧化鋅納米層為針狀結(jié)構(gòu)，其長度約為lym，氧化鋅顆 粒約為100nm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述在無支撐的碳納米管膜上制備氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)的 方法，其特征在于所述金屬鋅的純度為99.999%;氧化鋅為分析純，碳粉為 光譜純。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在無支撐的碳納米管膜上制備氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)的方法，特點是以氮氣為載氣利用熱蒸發(fā)將氧化鋅均勻附著在無支撐的碳納米管膜上形成氧化鋅納米層結(jié)構(gòu)；氧化鋅納米層為針狀結(jié)構(gòu)，其長度約為1μm，氧化鋅顆粒約為100nm。本發(fā)明改善了碳管的場發(fā)射特性，增強了場發(fā)射性能，提高了場發(fā)射電流密度，并且開啟電場較低，發(fā)射穩(wěn)定性好，與現(xiàn)有技術相比具有制作工藝簡單、成本低，重復性好，尤其適合大面積制作，可以彎折、剪裁。
文檔編號C23C14/08GK101560640SQ200910051629
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月21日
發(fā)明者瑋 吳, 志 張, 張正犁, 朱自強, 丹 白, 可 郁 申請人:華東師范大學