電子發(fā)射源及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射源及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子發(fā)射顯示裝置在各種真空電子學(xué)器件和設(shè)備中是不可缺少的部分。在顯示技 術(shù)領(lǐng)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(yīng)用于汽車、家用視聽電器、工業(yè)儀器等領(lǐng)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?dǎo)型電子發(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(chǔ)上，人們又發(fā)展了金屬-絕緣層-半導(dǎo)體層-金屬 (MISM)型電子發(fā)射源。MISM型電子發(fā)射源中增加了半導(dǎo)體層，以實現(xiàn)電子的加速，其相對 于MIM型電子發(fā)射源穩(wěn)定性較好。
[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上電極而逸 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(dǎo)體層進入上電極時需 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：一第一電極、一絕緣層以及一第二電極，所述絕緣層層疊 設(shè)置在所述第一電極和第二電極之間，所述第一電極為所述電子發(fā)射源的電子發(fā)射端，其 中，所述第一電極為一碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)，該碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)包括一碳納米管層及一半 導(dǎo)體層復(fù)合層疊設(shè)置，所述半導(dǎo)體層位于所述碳納米管層與所述絕緣層之間。
[0008] -種電子發(fā)射源的制備方法，其包括以下步驟：提供一基板，在所述基板的表面設(shè) 置一電極層；在所述電極層遠離所述基板的表面設(shè)置一絕緣層；提供一碳納米管層，所述 碳納米管層具有一第一表面和與所述第一表面相對的一第二表面，且，以所述碳納米管層 作為基底，在所述碳納米管層的第二表面形成一半導(dǎo)體層獲得一碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)；以及， 將所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述絕緣層遠離所述電極層的表面，使得所述半導(dǎo)體層與 所述絕緣層接觸設(shè)置。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，所述半導(dǎo)體層包覆所述多個碳納米管的部分表面，述半導(dǎo)體 層與多個碳納米管通過范德華力緊密連接，因而所述半導(dǎo)體層可快速的將電子加速，并傳 導(dǎo)至碳納米管層，從而提高了所述電子發(fā)射源的電子出射率；該制備方法中，由于該半導(dǎo)體 層通過沉積的方法直接設(shè)置于所述碳納米管層的第二表面，因而該半導(dǎo)體層可緊密的依附 于所述碳納米管層，并且得到的半導(dǎo)體層具有良好的結(jié)晶態(tài)，從而使得所述電子能夠被所 述半導(dǎo)體層迅速加速，提高了電子的出射率。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明第一實施例提供的電子發(fā)射源的剖視圖。
[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(shè)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)明第一實施例提供的電子發(fā)射源的制備方法流程圖。
[0016] 圖7為本發(fā)明第二實施例提供的電子發(fā)射源的剖視圖。
[0017] 圖8為本發(fā)明第三實施例提供的電子發(fā)射裝置的剖視圖。
[0018] 圖9是本發(fā)明第三實施例提供的電子發(fā)射裝置的俯視示意圖。
[0019] 圖10是圖9中電子發(fā)射單元沿A-A'線的剖視圖。
[0020] 圖11是本發(fā)明第四實施例提供的電子發(fā)射顯示器的剖視圖。
[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)明第五實施例提供的電子發(fā)射裝置的俯視示意圖。
[0023] 圖14為圖13所述電子發(fā)射裝置沿B-B'線的剖視圖。
[0024] 圖15為本發(fā)明第五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：一第一電極、一絕緣層以及一第二電極，所述絕緣層層疊設(shè) 置在所述第一電極和第二電極之間，所述第一電極為所述電子發(fā)射源的電子發(fā)射端，其特 征在于，所述第一電極為一碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)，該碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)包括一碳納米管層及 一半導(dǎo)體層復(fù)合層疊設(shè)置，所述半導(dǎo)體層位于所述碳納米管層與所述絕緣層之間第二電 極。
2. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述碳納米管層具有一第一表面以 及與所述第一表面相對的一第二表面，所述半導(dǎo)體層僅復(fù)合設(shè)置于所述碳納米管層的第二 表面，該碳納米管層的第一表面為所述電子發(fā)射源的電子發(fā)射端。
3. 如權(quán)利要求2所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述半導(dǎo)體層通過沉積的方法復(fù)合 與所述碳納米管層的第二表面。
4. 如權(quán)利要求2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， 位于所述碳納米管層第二表面的部分碳納米管被所述半導(dǎo)體層包覆。
5. 如權(quán)利要求2所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述碳納米管層與所述半導(dǎo)體層的 接觸界面通過范德華力結(jié)合。
6. 如權(quán)利要求2所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述碳納米管層的第二表面具有多 個微孔，所述半導(dǎo)體層滲透到所述碳納米管層第二表面的多個微孔內(nèi)與所述碳納米管層復(fù) 合。
7. 如權(quán)利要求3所述的電子發(fā)射源，其特征在于，還包括設(shè)置于所述碳納米管層的第 一表面的兩個匯流電極，所述兩個匯流電極相互間隔并相對設(shè)置。
8. 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。
9. 如權(quán)利要求8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(shè)置的碳納米管膜。
10. 如權(quán)利要求8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(shè)置 的碳納米管線、多個交叉設(shè)置的碳納米管線或多個碳納米管線任意排列組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
11. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射源，其特征在于，還包括一電子收集層設(shè)置于所述半 導(dǎo)體層與所述絕緣層之間。
12. 如權(quán)利要求11所述的電子發(fā)射源，其特征在于，所述電子收集層的厚度為0. 1納米 ~10納米。
13. -種電子發(fā)射源的制備方法，其包括以下步驟： 提供一基板，在所述基板的表面設(shè)置一電極層； 在所述電極層遠離所述基板的表面設(shè)置一絕緣層； 提供一碳納米管層，所述碳納米管層具有一第一表面和與所述第一表面相對的一第二 表面，且，以所述碳納米管層作為基底，在所述碳納米管層的第二表面形成一半導(dǎo)體層獲得 一碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)；以及 將所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述絕緣層遠離所述電極層的表面，使得所述半導(dǎo)體 層與所述絕緣層接觸設(shè)置。
14. 如權(quán)利要求13所述的電子發(fā)射源的制備方法，其特征在于，所述在碳納米管層的 第二表面形成所述半導(dǎo)體層具體包括以下步驟：先將所述碳納米管層部分懸空設(shè)置，然后 采用控濺射法、熱蒸發(fā)法、或電子束蒸發(fā)法進行沉積所述半導(dǎo)體層。
15. 如權(quán)利要求13所述的電子發(fā)射源的制備方法，其特征在于，所述在碳納米管層的 第二表面形成所述半導(dǎo)體層具體包括以下步驟：先在所述碳納米管層的第一表面形成一保 護層，然后在第二表面通過原子層沉積法形成所述半導(dǎo)體層，最后去除所述保護層。
16. 如權(quán)利要求13所述的電子發(fā)射源的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層具有 多個微孔，所述半導(dǎo)體層沉積于所述多個微孔的內(nèi)壁。
17. 如權(quán)利要求13所述的電子發(fā)射源的制備方法，其特征在于，在將所述碳納米管復(fù) 合結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述絕緣層之后，進一步包括對所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)進行一溶劑處理的步 驟，所述溶劑處理的步驟為：先向所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)滴加一溶劑，然后加熱使該溶劑蒸 發(fā)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射源，包括：一第一電極、一絕緣層以及一第二電極，所述絕緣層層疊設(shè)置在所述第一電極和第二電極之間，所述第一電極為所述電子發(fā)射源的電子發(fā)射端，其中，所述第一電極為一碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)，該碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)包括一碳納米管層及一半導(dǎo)體層復(fù)合層疊設(shè)置，所述半導(dǎo)體層位于所述碳納米管層與所述絕緣層之間。本發(fā)明還提供一種電子發(fā)射源的制備方法。
【IPC分類】H01J9-02, H01J29-04
【公開號】CN104795300
【申請?zhí)枴緾N201410024494
【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(xué), 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】US20150206695