電子發(fā)射源的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射源，尤其涉及一種基于碳納米管的冷陰極電子發(fā)射源。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子發(fā)射顯示裝置在各種真空電子學器件和設備中是不可缺少的部分。在顯示技 術(shù)領域，電子發(fā)射顯示裝置因其具有高亮度、高效率、大視角，功耗小以及體積小等優(yōu)點，可 廣泛應用于汽車、家用視聽電器、工業(yè)儀器等領域。
[0003] 通常，電子發(fā)射顯示裝置中采用的電子發(fā)射源有兩種類型：熱陰極電子發(fā)射源和 冷陰極電子發(fā)射源。冷陰極電子發(fā)射源包括表面?zhèn)鲗碗娮影l(fā)射源、場致電子發(fā)射源、金 屬-絕緣層-金屬（MIM)型電子發(fā)射源等。
[0004] 在MM型電子發(fā)射源的基礎上，人們又發(fā)展了金屬-絕緣層-半導體層-金屬 (MISM)型電子發(fā)射源。MISM型電子發(fā)射源的工作原理與MM型電子發(fā)射源不相同，所述 MIM型電子發(fā)射源的電子加速是在絕緣層中進行的，而MISM型電子發(fā)射源的電子加速是在 半導體層中完成的。
[0005] MISM型電子發(fā)射源由于電子需要具有足夠的平均動能才有可能穿過金屬層而逸 出至真空，然而現(xiàn)有技術(shù)中的MISM型電子發(fā)射源中，由于電子從半導體層進入經(jīng)書層時需 要克服的勢壘往往比電子的平均動能高，因而造成電子發(fā)射率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，確有必要提供一種具有較高電子發(fā)射率的電子發(fā)射源。
[0007] -種電子發(fā)射源，包括：依次層疊設置的第一電極、一半導體層、一絕緣層以及一 第二電極，所述第一電極作為該電子發(fā)射源的電子發(fā)射端，其中，所述半導體層具有多個孔 洞間隔設置，所述第一電極為一碳納米管層，該碳納米管層在對應多個孔洞位置處懸空設 置。
[0008] -種電子發(fā)射源，包括一絕緣層，所述絕緣層具有相對的第一表面及第二表面，一 第二電極設置于所述第一表面，一半導體層設置于所述第二表面，一碳納米管層設置于所 述半導體層遠離絕緣層的表面，所述半導體層遠離絕緣層的表面具有多個孔洞形成一圖案 化的表面，所述碳納米管層覆蓋所述圖案化的表面，且對應孔洞位置處的碳納米管層懸空 設置。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的電子發(fā)射源中，由于第一電極為碳納米管層，有 利于電子出射；并且半導體層中設置有多個孔洞，能夠減少電子穿越半導體層造成的能量 損失，從而電子能夠更加容易的從孔洞位置處透射出碳納米管層，并且使得電子具有更大 的動能以穿過所述碳納米管層形成電子發(fā)射，提高了電子發(fā)射率。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明第一實施例提供的電子發(fā)射源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖2是本發(fā)明碳納米管膜的掃描電鏡照片。
[0012] 圖3是本發(fā)明多層交叉設置的碳納米管膜的掃描電鏡照片。
[0013] 圖4是本發(fā)明非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照片。
[0014] 圖5是本發(fā)明扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照片。
[0015] 圖6是本發(fā)明第二實施例提供的電子發(fā)射源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖7為電子發(fā)射源中具有匯流電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖8為本發(fā)明第三實施例提供的電子發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖9是本發(fā)明第四實施例提供的電子發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖10是圖9中電子發(fā)射裝置中所述電子發(fā)射源沿X-X線的剖視圖。
[0020] 圖11是本發(fā)明第五實施例提供的電子發(fā)射顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖12為圖11所述電子發(fā)射顯示器的電子發(fā)射顯示效果圖。
[0022] 圖13為本發(fā)明第六實施例提供的電子發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖14為圖13所述電子發(fā)射裝置沿XIV-XIV線的剖視圖。
[0024] 圖15為本發(fā)明第七實施例提供的電子發(fā)射顯示器的剖視圖。
[0025] 主要元件符號說明
【主權(quán)項】
1. 一種電子發(fā)射源，包括：依次層疊設置的第一電極、一半導體層、一絕緣層以及一第 二電極，所述第一電極作為該電子發(fā)射源的電子發(fā)射端，其特征在于，所述半導體層具有多 個孔洞間隔設置，所述第一電極為一碳納米管層，該碳納米管層在對應多個孔洞位置處懸 空設置。
2. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述半導體層為一圖案化的連續(xù)的 結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述多個孔洞為多個盲孔，所述多個 盲孔至少設置于所述半導體層靠近碳納米管層的表面。
4. 如權(quán)利要求3所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述碳納米管層覆蓋所述多個盲孔。
5. 如權(quán)利要求2所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述多個孔洞為多個通孔，所述多個 通孔沿所述半導體層的厚度方向貫穿所述半導體層。
6. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述多個孔洞的占空比為I: 10至1 : 1〇
7. 如權(quán)利要求6所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述孔洞的孔徑為5納米至50納米。
8. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述半導體層被所述孔洞分割成相 互間隔的區(qū)塊形成一不連續(xù)的結(jié)構(gòu)。
9. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述碳納米管層包括多個碳納米管 沿同一方向擇優(yōu)取向延伸，所述碳納米管的延伸方向平行于所述半導體層與所述碳納米管 層接觸的表面。
10. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述碳納米管層由純碳納米管組 成。
11. 如權(quán)利要求10所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述多個碳納米管通過范德華力 相互連接，相互接觸形成一自支撐結(jié)構(gòu)。
12. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述碳納米管層包括碳納米管膜、 碳納米管線或兩者組合。
13. 如權(quán)利要求12所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述碳納米管層包括一單層碳納 米管膜或多個層疊設置的碳納米管膜。
14. 如權(quán)利要求12所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述碳納米管層包括多個平行設 置的碳納米管線、多個交叉設置的碳納米管線，所述多個交叉設置的碳納米管線組成一網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)。
15. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射源，其特征在于，進一步包括一電子收集層設置于所 述半導體層與所述絕緣層之間，所述電子收集層為一導電層。
16. 如權(quán)利要求15所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述電子收集層為一石墨烯膜，所 述石墨烯膜包括至少一層石墨烯。
17. 如權(quán)利要求15所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述電子收集層為一碳納米管層， 所述碳納米管層包括多個碳納米管，該多個碳納米管相互連接形成一導電網(wǎng)絡。
18. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射源，其特征在于，進一步包括兩個匯流電極相對間 隔的設置于所述碳納米管層遠離半導體層的表面，通過匯流電極向所述碳納米管層輸入電 流。
19. 一種電子發(fā)射源，包括一絕緣層，所述絕緣層具有相對的第一表面及第二表面，一 第二電極設置于所述第一表面，一半導體層設置于所述第二表面，一碳納米管層設置于所 述半導體層遠離絕緣層的表面，所述半導體層遠離絕緣層的表面具有多個孔洞形成一圖案 化的表面，所述碳納米管層覆蓋所述圖案化的表面，且對應孔洞位置處的碳納米管層懸空 設置。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射源，包括：依次層疊設置的第一電極、一半導體層、一絕緣層以及一第二電極，所述第一電極作為該電子發(fā)射源的電子發(fā)射端，其特征在于，所述半導體層具有多個孔洞間隔設置，所述第一電極為一碳納米管層，該碳納米管層在對應多個孔洞位置處懸空設置。
【IPC分類】H01J1-308
【公開號】CN104795293
【申請?zhí)枴緾N201410024418
【發(fā)明人】柳鵬, 李德杰, 張春海, 周段亮, 杜秉初, 范守善
【申請人】清華大學, 鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年1月20日
【公告號】US20150206693