SiC柔性场发射阴极材料.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103311068A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103311068103311068A(43)申请公布日2013.09.18(21)申请号201310230977.8(22)申请日2013.06.08(71)申请人宁波工程学院地址315211浙江省宁波市镇海区风华路201号(72)发明人杨为佑陈善亮王霖(51)Int.Cl.H01J9/02(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图4页附图4页(54)发明名称SiC柔性场发射阴极材料(57)摘要一种制备SiC柔性场发射阴极材料的方法，其包括以下具体步骤：(1)有机前驱体聚硅氮烷于260℃保温30min热交联固化，然后球磨粉碎：(2)选择碳布为柔性衬底，在0.05mol/LCo(NO3)2乙醇溶液中浸渍并超声处理10s，然后自然晾干备用；(3)将粉碎得到的粉末和浸渍处理的碳布衬底分别置于石墨坩埚底部和顶端：(4)将石墨坩埚置于气氛烧结炉中，在氮氩混合气氛保护下加热至1500～1550℃进行高温热解；(5)随炉冷却至室温，实现以碳布为衬底的柔性SiC准定向纳米阵列的制备：(6)将SiC准定向纳米阵列结构用作场发射阴极进行场发射性能检测和分析。所制备的SiC场发射阴极材料具有良好的柔性和优异的场发射性能，有望应用在柔性显示和小型x射线管等领域。CN103311068ACN10368ACN103311068A权利要求书1/1页1.一种制备SiC柔性场发射阴极材料的方法，其包括以下具体步骤：1)有机前驱体聚硅氮烷在气氛烧结炉中于260℃保温30min热交联固化，然后球磨粉碎；2)选择碳布为柔性衬底，在0.05mol/LCo(NO3)2乙醇溶液中浸渍并超声处理10秒钟，取出后自然晾干备用；3)将粉碎得到的粉末和浸渍处理的碳布衬底分别置于石墨坩埚的底部和顶部；4)将石墨坩埚置于气氛烧结炉中，在氮氩混合气氛保护下加热至1500～1550℃进行热解；5)随炉冷却至室温，实现以碳布为衬底的柔性SiC准定向纳米阵列的制备。6)将SiC准定向纳米阵列结构用作场发射阴极进行场发射性能检测和分析。2.根据权利要求1所述的SiC柔性场发射阴极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，使用的柔性衬底为碳布，使用的催化剂为Co(NO3)2。3.根据权利要求1所述的SiC柔性场发射阴极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤6)中，所制备的SiC场发射阴极材料具有良好的柔性和优异的场发射特性，当阴阳极间距为400～800μm时，其开启电场为1.90～2.65V/μm。2CN103311068A说明书1/4页SiC柔性场发射阴极材料技术领域[0001]本发明涉及一种SiC柔性场发射阴极材料的制备方法，属材料制备技术领域。背景技术[0002]柔性电子器件在电子织物、分布式传感器、纸上显示器以及建筑物表面的大型弯曲显示等领域具有广泛的发展前景。因而，利用纳米半导体组元构建兼具机械柔性和优越性能的功能柔性系统，是当前国内外活跃的研究热点之一。自纳米碳管被发现以来，低维纳米材料的制备科学及其器件应用一直是纳米科技中的研究重点和热点，已成为研究材料的电学、热学和力学性能与维度和量子限制效应相关性的一种有效研究系统，作为连接和功能单元在微纳器件中将发挥越来越重要的作用，有望为新颖高效的光电器件取得重大突破提供契机。[0003]场发射是低维纳米材料的固有特性之一。大量研究结果表明，纳米结构具有传统材料所不具备的优异场发射性能，在显示等光电器件领域具有巨大的潜在应用前景。然而，基于低维纳米结构的场发射阴极材料得以真正应用还有赖于其性能的进一步改善和提高，比如获得更低的开启和阈值电场等。[0004]SiC是继第一代(Si)和第二代(GaAs)半导体材料之后发展起来的第三代半导体材料。与其传统体材料相比，低维SiC纳米结构具有优异的物理和化学性能，比如高的禁带宽度、高的热导率和电子饱和迁移率、小的介电常数和较好的机械性能等特性，在用作场发射阴极材料等领域有着广泛的应用前景，近十年来颇受关注。1999年，Wong等人首次报道了SiC纳米线的电子发射特性，结果表明其开启电场很低，约为20V/μm，阈值电场约为30V/μm，且具有很高的电子发射稳定性。随后，国内外大量的工作报道了不同形貌的SiC低维纳米结构的场发射特性，如SiC纳米线的开启电场为3.33-10.1V/μm，SiC纳米带的开启电场为3.2V/μm，SiC纳米棒的开启电场为13-27V/μm，SiC/Si纳米异质结构的开启电场为2.6V/μm，SiC/SiO2纳米电缆的开启电场为3.3～4.5V/μm，阵列化SiC纳米线的开启电场为0.7-1.5V/μm，阈值电场为2.7V