專利名稱：一種柵控碳納米管/碳纖維場發(fā)射陣列陰極及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于真空微電子領(lǐng)域，特別涉及到一種柵控碳納米管/碳纖微場發(fā)射陣列陰極以及它的制作方法。
所述生長直立碳納米管的工序中，采用的是化學(xué)氣相沉積方法，也可用熱解法，反應(yīng)室內(nèi)通入甲烷與氫氣，二者含量比為CH4/H2＝1∶3到1∶10，反應(yīng)室溫度600℃-850℃，使用的直流電壓為200V-1000V，時(shí)間為1-30分鐘；室內(nèi)通入的氣體也可以是乙炔和氨氣，其含量比為C2H2/NH3＝1∶3到1∶10，其他條件不變。
本發(fā)明的有益效果是，該陰極發(fā)射穩(wěn)定，由于碳納米管的化學(xué)穩(wěn)定性比金屬好，受工作環(huán)境影響小，同時(shí)閾值電壓低，而且碳納米管的制造工藝和設(shè)備都比較簡單，故生產(chǎn)成本可大幅度下降。
權(quán)利要求
1.一種柵控碳納米管/碳纖維場發(fā)射陣列陰極，包括一塊作為陰極的導(dǎo)電基板，基板上沉積有絕緣層，其特征在于，在所述絕緣層上面具有一層金屬導(dǎo)電層，層面上，穿過絕緣層形成陣列圓孔型控制柵，在圓孔中心催化劑所處的位置點(diǎn)上生長出直立的碳納米管，一直到達(dá)金屬導(dǎo)電層中心的高度。
2.按照權(quán)利要求1所述的陣列陰極，其特征在于，所述導(dǎo)電基板，可以是硅片、金屬基板、沉積有導(dǎo)電層的玻璃、其他絕緣材料。
3.所述的沉積層絕緣材料，指的是SiO2、Si3N4、Al2O3，在其面上再沉積的金屬導(dǎo)電層可以是Mo、Cu、Cr、Ni、Ti。
4.一種柵控碳納米管/碳纖維場發(fā)射陣列陰極的制作方法按照以下操作步驟進(jìn)行A.在導(dǎo)電基板上沉積一層絕緣層，厚度在0.3μm-30μm之間；B.在絕緣層上，沉積一層金屬導(dǎo)電層，厚度在0.1μm-0.5μm之間；C.利用光刻工藝在金屬膜上刻出孔陣列，孔徑0.3μm-30μm，中心距離3μm-100μm；D.透過金屬膜孔腐蝕絕緣層，形成孔陣列；E.在孔陣列表面傾角沉積犧牲層Al、Cu，與基板平面傾斜成5-45度，基板旋轉(zhuǎn)將孔縮小至0.05μm-1.0μm；F.透過圓孔，在基板上垂直沉積生長碳納米管或碳纖維的催化劑Ni、Fe、Co，厚度0.5nm-200nm，并用腐蝕方法剝離犧牲層；G.利用化學(xué)氣相沉積方法，也可用熱解法，在蒸發(fā)獲得的催化劑所在的位置處生長出直立的碳納米管/碳纖維。
5.按照權(quán)利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述生長直立碳納米管的工序中，采用的是化學(xué)氣相沉積方法，也可用熱解法，反應(yīng)室內(nèi)通入甲烷與氫氣，二者含量比為CH4/H2＝1∶3到1∶10，反應(yīng)室溫度600℃-850℃，使用的直流電壓為200V-1000V，時(shí)間為1-30分鐘；室內(nèi)通入的氣體也可以是乙炔和氨氣，其含量比為C2H2/NH3＝1∶3到1∶10，其他條件不變。
全文摘要
一種柵控碳納米管/碳纖微場發(fā)射陣列陰極及其制作方法屬于真空微電子領(lǐng)域，包括一塊導(dǎo)電基板，基板上沉積有絕緣層，絕緣層上具有一層金屬導(dǎo)電層，層面上，穿過絕緣層形成陣列圓孔型控制柵，在圓孔中心基板面上催化劑所處的位置點(diǎn)上生長出直立的碳納米管/碳纖維，一直到達(dá)金屬導(dǎo)電層中心高度；其制作方法，按七個(gè)流程步驟順序進(jìn)行，該方法所制陰極發(fā)射穩(wěn)定，由于碳納米管的化學(xué)穩(wěn)定性比金屬好，受工作環(huán)境影響小，同時(shí)域值電壓低，而且碳納米管的制造工藝和設(shè)備都比較簡單，故生產(chǎn)成本可大幅度下降。
文檔編號(hào)H01J1/30GK1417829SQ02159948
公開日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2002年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者丁明清, 李興輝, 白國棟, 張甫權(quán), 廖復(fù)疆, 陳銀杏, 楊金生 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第十二研究所