專(zhuān)利名稱(chēng)：碳納米管結(jié)構(gòu)及其制造方法、場(chǎng)發(fā)射裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳納米管結(jié)構(gòu)及其制造方法、以及利用該碳納米管結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射顯示裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
碳納米管(CNT)由于其獨(dú)特結(jié)構(gòu)和電特性而用于許多裝置中，例如場(chǎng)發(fā)射顯示(FED)裝置、用于液晶顯示裝置的背光裝置、納米電子裝置、致動(dòng)器(actuator)、以及電池。
FED裝置是顯示裝置，其通過(guò)從形成在陰極電極上的發(fā)射器(emitter)發(fā)射的電子與形成在陽(yáng)極電極上的熒光層(fluorescent layer)的碰撞而產(chǎn)生光。具有優(yōu)異的電子發(fā)射特性的CNT發(fā)射器主要用作FED裝置的發(fā)射器。FED裝置能夠以簡(jiǎn)單工藝制造且具有低成本、低驅(qū)動(dòng)電壓、以及高化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。
形成CNT的傳統(tǒng)方法包括使用膏(paste)的絲網(wǎng)印刷方法和化學(xué)氣相沉積(CVD)方法。CVD方法包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)和熱化學(xué)氣相沉積(熱CVD)。CVD方法能夠制造高分辨率顯示裝置且由于CNT直接生長(zhǎng)在基板上因而是簡(jiǎn)單的制造工藝。另外，CVD方法提供高純度和良好排列的CNT而沒(méi)有額外的表面處理。
然而，當(dāng)CNT通過(guò)CVD方法生長(zhǎng)時(shí)，如圖1所示，可以獲得高密度CNT。當(dāng)CNT的密度太高時(shí)，CNT不僅屏蔽電場(chǎng)，而且增加驅(qū)動(dòng)電壓。相反，當(dāng)CNT的密度太低時(shí)，由于高電流流經(jīng)每個(gè)CNT，所以FED裝置的壽命縮短。因此，需要優(yōu)化CNT的密度從而減小驅(qū)動(dòng)電壓并增加FED裝置的壽命。
美國(guó)專(zhuān)利No.6764874公開(kāi)了一種生長(zhǎng)CNT的方法，通過(guò)退火其上形成有預(yù)定厚度的Al支承層和Ni催化劑膜的基板來(lái)形成由Al2O3構(gòu)成的顆粒和催化劑納米顆粒之后，通過(guò)CVD方法從催化劑納米顆粒生長(zhǎng)CNT。這里，CNT的密度通過(guò)Al支承層和Ni催化劑膜的厚度來(lái)控制。即，當(dāng)Al支承層的厚度增加時(shí)，CNT的密度增加，當(dāng)Ni催化劑膜的厚度增加時(shí)，CNT的密度降低。然而，因?yàn)樵摲椒◣в锌諝鈿夥障碌耐嘶鸸に?，所以由于Ni的氧化導(dǎo)致該方法具有降低Ni催化劑膜的催化特性的缺點(diǎn)。因此，需要用于防止Ni催化劑膜的催化特性的降低的額外還原工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供具有適當(dāng)密度的CNT結(jié)構(gòu)及其制造方法、以及利用該CNT結(jié)構(gòu)的FED裝置及其制造方法。
本發(fā)明還提供一種CNT結(jié)構(gòu)，包括基板；多個(gè)緩沖顆粒，其具有預(yù)定尺寸且涂覆在所述基板上；多個(gè)催化劑層，其通過(guò)對(duì)在所述基板上沉積至預(yù)定厚度從而覆蓋所述緩沖顆粒的催化劑材料進(jìn)行退火而形成在所述緩沖顆粒的表面上；以及多個(gè)CNT，其從所述催化劑層生長(zhǎng)。
所述緩沖顆?？删哂兴龃呋瘎┎牧系乃龊穸鹊?倍以上的尺寸。所述緩沖顆?？删哂?-100nm范圍內(nèi)的尺寸，且優(yōu)選地5-25nm。
所述緩沖顆?？捎蛇x自包括Si、Al、Ti、TiN、Cr、Ni、以及Cu的組的至少一種的氧化物形成，所述催化劑材料可由選自包括Ni、Fe、Co、Pt、Mo、W、Y、以及Pd的組的至少一種材料形成。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種制造CNT結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括在基板上涂覆具有預(yù)定尺寸的多個(gè)緩沖顆粒；在所述基板上以預(yù)定厚度沉積催化劑材料從而覆蓋所述緩沖顆粒的表面；以及通過(guò)退火在所述緩沖顆粒的表面上形成多個(gè)催化劑層之后從催化劑層生長(zhǎng)CNT。
所述催化劑層的形成和所述CNT的生長(zhǎng)可通過(guò)CVD方法進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種FED裝置，包括基板；陰極電極，其形成在所述基板上；絕緣層，其形成在所述基板上從而覆蓋所述陰極電極且具有暴露所述陰極電極的一部分的發(fā)射器孔；柵極電極，其形成在所述絕緣層上；以及CNT發(fā)射器，其形成在所述發(fā)射器孔內(nèi)且包括具有預(yù)定尺寸并涂覆在所述陰極電極上的多個(gè)緩沖顆粒、通過(guò)對(duì)以預(yù)定厚度沉積在所述陰極電極上從而覆蓋所述緩沖顆粒的催化劑材料進(jìn)行退火而形成在所述緩沖顆粒表面上的多個(gè)催化劑層、以及從所述催化劑層生長(zhǎng)的多個(gè)CNT。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種制造FED裝置的方法，包括在基板上順序形成陰極電極、絕緣層和柵極電極之后，在所述絕緣層中形成暴露所述陰極電極的一部分的發(fā)射器孔；在通過(guò)所述發(fā)射器孔暴露的所述陰極電極上涂覆具有預(yù)定尺寸的多個(gè)緩沖顆粒；以預(yù)定厚度在所述陰極電極上沉積催化劑材料從而覆蓋所述緩沖顆粒的表面；以及通過(guò)退火在所述緩沖顆粒的表面上形成多個(gè)催化劑層之后，從催化劑層生長(zhǎng)CNT。


通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述其示例性實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，附圖中圖1是通過(guò)傳統(tǒng)CVD方法生長(zhǎng)的高密度CNT的SEM圖像；圖2是橫截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的CNT結(jié)構(gòu)；圖3A是橫截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的CNT結(jié)構(gòu)中利用小尺寸緩沖顆粒生長(zhǎng)的高密度CNT；圖3B是橫截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的CNT結(jié)構(gòu)中利用大尺寸緩沖顆粒生長(zhǎng)的低密度CNT；圖4A至4D是橫截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例制造CNT結(jié)構(gòu)的方法；圖5是橫截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的FED裝置；圖6A至6D是橫截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例制造FED裝置的方法；圖7A和7B是分別利用25nm和50nm緩沖顆粒時(shí)取自FED裝置的發(fā)光圖像的狀態(tài)的SEM圖像。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，附圖中示出本發(fā)明的實(shí)施例。為清晰起見(jiàn)，圖中層的厚度和區(qū)域被放大。相似的附圖標(biāo)記始終表示相似的元件。
圖2是橫截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的CNT結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D2，CNT結(jié)構(gòu)包括基板110、涂覆在基板110上的多個(gè)緩沖顆粒(buffer particle)112、形成在緩沖顆粒112的表面上的多個(gè)催化劑層114、以及從催化劑層114生長(zhǎng)的多個(gè)CNT 120。
緩沖顆粒112可以以球形、橢圓形、針形、或各種凸出形狀形成。另外，緩沖顆粒112可以由導(dǎo)體或非導(dǎo)體形成。然而，緩沖顆粒112優(yōu)選由在合成CNT 120的溫度不變形的材料形成。更具體地，緩沖顆粒112可以由選自包括Si、Al、Ti、TiN、Cr、Ni和Cu的組的至少一種的氧化物形成。
通過(guò)對(duì)利用CVD方法在基板110上沉積至預(yù)定厚度從而覆蓋緩沖顆粒112的催化劑材料進(jìn)行退火，催化劑層114形成在緩沖顆粒112的表面上。催化劑層114可以由選自包括Ni、Fe、Co、Pt、Mo、W、Y和Pd的組的至少一種材料形成。
CNT 120通過(guò)CVD方法從催化劑層114生長(zhǎng)。該CVD方法可以是熱CVD或PECVD方法。
從催化劑層114生長(zhǎng)的CNT 120必須具有合適的密度以提高場(chǎng)發(fā)射特性。圖3A和3B示出當(dāng)分別使用比所需尺寸具有更小尺寸和更大尺寸的緩沖顆粒112′和112″時(shí)，從催化劑層114′和114″生長(zhǎng)的CNT 120′和120″。這里，催化劑層114′和114″利用小緩沖顆粒112′和大緩沖顆粒112″的表面上的相同量的催化劑材料生長(zhǎng)。參照?qǐng)D3A，當(dāng)使用小緩沖顆粒112′時(shí)，從催化劑層114′生長(zhǎng)的CNT 120′的密度增加。當(dāng)CNT 120′的密度太高時(shí)，每個(gè)CNT 120′不僅屏蔽FED裝置，而且增加驅(qū)動(dòng)電壓。參照?qǐng)D3B，當(dāng)使用大緩沖顆粒112″時(shí)，從催化劑層114″生長(zhǎng)的CNT 120″的密度降低。當(dāng)CNT 120″的密度太低時(shí)，存在每個(gè)CNT 120″中流動(dòng)高電流的問(wèn)題。因此，CNT 120必須生長(zhǎng)為具有適當(dāng)密度以提高CNT 120的場(chǎng)發(fā)射特性。
本發(fā)明中，如果緩沖顆粒112的尺寸和用于形成催化劑層114的催化劑材料的厚度被控制，則可以優(yōu)化CNT 120的密度。為此，在本實(shí)施例中，使用與催化劑材料的厚度相比具有充分更大尺寸的緩沖顆粒112。更具體地，緩沖顆粒112優(yōu)選具有催化劑材料的厚度的5倍以上的尺寸。這里，緩沖顆粒112可具有約1-100nm范圍內(nèi)的尺寸，優(yōu)選地5-25nm。
現(xiàn)在將描述制造CNT結(jié)構(gòu)的方法。圖4A至4D是橫截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例制造CNT結(jié)構(gòu)的方法。
參照?qǐng)D4A，具有預(yù)定尺寸的多個(gè)緩沖顆粒112涂覆在基板110上。涂覆緩沖顆粒112的方法可以是噴射法(spray method)、旋涂法、或浸涂法(dipping method)。緩沖顆粒112可以以球形、橢圓形、針形、或各種凸出形狀形成。另外，緩沖顆粒112可以由導(dǎo)體或非導(dǎo)體形成。然而，緩沖顆粒112優(yōu)選由在合成CNT 120的溫度不變形的材料形成。更具體地，緩沖顆粒112可以由選自包括Si、Al、Ti、TiN、Cr、Ni和Cu的組的至少一種的氧化物形成。緩沖顆粒112優(yōu)選具有稍后將描述的催化劑材料113(見(jiàn)圖4B)的厚度的5倍以上的尺寸。緩沖顆粒112可具有約1-100nm范圍內(nèi)的尺寸，優(yōu)選地5-25nm。
參照?qǐng)D4B，預(yù)定厚度的催化劑材料113沉積在基板110上從而覆蓋緩沖顆粒112。催化劑材料113的沉積可通過(guò)濺射或電子束蒸鍍進(jìn)行。催化劑材料113可以是選自包括Ni、Fe、Co、Pt、Mo、W、Y和Pd的組的至少一種材料。
參照?qǐng)D4C，用于形成CNT 120的多個(gè)催化劑層114形成在緩沖顆粒112的表面上。更具體地，當(dāng)沉積在基板110和緩沖顆粒112的表面上的催化劑材料113被退火時(shí)，由于基板110與緩沖顆粒112之間的表面能差別，基板110上的催化劑材料113向緩沖顆粒112的表面遷移。因此，催化劑層114形成在緩沖顆粒112的表面上。這里，催化劑材料113的退火可以在進(jìn)行用于生長(zhǎng)CNT 120的CVD方法的同時(shí)進(jìn)行。
參照?qǐng)D4D，CNT 120通過(guò)CVD方法從形成在緩沖顆粒112的表面上的催化劑層114生長(zhǎng)。該CVD方法可以是熱CVD方法或PECVD方法。
通過(guò)熱CVD方法生長(zhǎng)的CNT 120由于整個(gè)樣品的溫度均勻而具有優(yōu)異的生長(zhǎng)均勻性，并且由于它們比通過(guò)PECVD方法生長(zhǎng)的CNT 120具有更小的直徑因而還具有低的導(dǎo)通電壓(turn on voltage)。另一方面，PECVD方法具有沿垂直于基板110的方向生長(zhǎng)CNT 120且在比熱CVD方法的溫度低的溫度合成CNT 120的優(yōu)點(diǎn)。
現(xiàn)在將描述利用該CNT結(jié)構(gòu)的FED裝置。圖5是橫截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的FED裝置。
參照?qǐng)D5，根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的FED裝置包括基板210，順序堆疊在基板210上的陰極電極230、絕緣層232、柵極電極234，以及CNT發(fā)射器250。
基板210可以由玻璃形成。以預(yù)定形狀構(gòu)圖的陰極電極230沉積在基板210的表面上。陰極電極230可以由透明導(dǎo)電材料例如銦錫氧化物(ITO)形成。覆蓋陰極電極230的絕緣層232形成在基板210上。暴露陰極電極230的一部分的發(fā)射器孔240形成在絕緣層232中。柵極電極234沉積在絕緣層232的上表面上。柵極電極234可以由導(dǎo)電金屬例如鉻Cr形成。
用于通過(guò)施加在陰極電極230與柵極電極234之間的電壓發(fā)射電子的CNT發(fā)射器250設(shè)置在發(fā)射器孔240內(nèi)。CNT發(fā)射器250包括涂覆在陰極電極230上的多個(gè)緩沖顆粒212、形成在緩沖顆粒212的表面上的多個(gè)催化劑層214、以及從催化劑層214生長(zhǎng)的多個(gè)CNT 220。
緩沖顆粒212可以以球形、橢圓形、針形、或各種凸出形狀形成。另外，如上所述，緩沖顆粒212可以由選自包括Si、Al、Ti、TiN、 Cr、Ni和Cu的組的至少一種的氧化物形成。為了通過(guò)優(yōu)化CNT 220的密度來(lái)提高CNT220的FED特性，緩沖顆粒212優(yōu)選以用于形成催化劑層214的催化劑材料的厚度的5倍以上的尺寸形成。這里，緩沖顆粒212可具有約1-100nm范圍內(nèi)的尺寸，優(yōu)選地5-25nm。
催化劑層214通過(guò)對(duì)利用CVD方法以預(yù)定厚度沉積在陰極電極230上從而覆蓋緩沖顆粒212的催化劑材料進(jìn)行退火而形成在緩沖顆粒212的表面上。如上所述，催化劑層214可以由選自包括Ni、Fe、Co、Pt、Mo、W、Y和Pd的組的至少一種材料形成。
CNT 220通過(guò)CVD方法從催化劑層214生長(zhǎng)。該CVD方法可包括熱CVD方法或PECVD方法。
現(xiàn)在將描述制造FED裝置的方法。圖6A至6D是橫截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例制造FED裝置的方法。
參照?qǐng)D6A，在基板210上順序形成陰極電極230、絕緣層232和柵極電極234之后，暴露陰極電極230的一部分的發(fā)射器孔240形成在絕緣層232中?；?10可以由玻璃形成。陰極電極230可以由透明導(dǎo)電材料例如ITO形成，柵極電極234可以由導(dǎo)電金屬例如Cr形成。
更具體地，沉積透明導(dǎo)電材料例如ITO至預(yù)定厚度之后，通過(guò)構(gòu)圖該透明導(dǎo)電材料至預(yù)定形狀例如條形(stripe shape)來(lái)形成陰極電極230。接著，具有預(yù)定厚度從而覆蓋陰極電極230的絕緣層232形成在基板210上。通過(guò)濺射在絕緣層232上沉積導(dǎo)電金屬例如Cr至預(yù)定厚度之后，通過(guò)構(gòu)圖該導(dǎo)電金屬至預(yù)定形狀來(lái)形成柵極電極234。蝕刻通過(guò)柵極電極234暴露的絕緣層232直至陰極電極230被暴露，從而形成發(fā)射器孔240。
具有預(yù)定尺寸的多個(gè)緩沖顆粒212涂覆在通過(guò)發(fā)射器孔240暴露的陰極電極230上。這里，緩沖顆粒212的涂覆可以通過(guò)噴射法、旋涂法、或者浸涂法進(jìn)行。緩沖顆粒212可以由選自包括Si、Al、Ti、TiN、Cr、Ni和Cu的組的至少一種的氧化物形成。緩沖顆粒212優(yōu)選具有稍后描述的催化劑材料213(見(jiàn)圖6B)的厚度的5倍以上的尺寸。緩沖顆粒212可具有約1-100nm范圍內(nèi)的尺寸，優(yōu)選地5-25nm。
參照?qǐng)D6B，催化劑材料213以預(yù)定厚度沉積在陰極電極230上從而覆蓋緩沖顆粒212。這里，催化劑材料213的沉積可以通過(guò)濺射方法或電子束沉積方法進(jìn)行。催化劑材料213可以由選自包括Ni、Fe、Co、Pt、Mo、W、Y和Pd的組的至少一種材料形成。
參照?qǐng)D6C，用于生長(zhǎng)CNT 220(參加圖6D)的多個(gè)催化劑層214形成在緩沖顆粒212的表面上。更具體地，當(dāng)沉積在陰極電極230和緩沖顆粒212的表面上的催化劑材料213被退火時(shí)，由于陰極電極230與緩沖顆粒212之間的表面能差別，陰極電極230上的催化劑材料213向緩沖顆粒212的表面遷移。因此，催化劑層214形成在緩沖顆粒212的表面上。這里，催化劑材料213的退火可以在進(jìn)行用于生長(zhǎng)CNT 220的CVD方法的同時(shí)進(jìn)行。
參照?qǐng)D6D，當(dāng)CNT 220通過(guò)CVD方法從形成在緩沖顆粒212的表面上的催化劑層214長(zhǎng)成時(shí)，完成了在發(fā)射器孔240中CNT發(fā)射器250的形成。該CVD方法可以是熱CVD方法或PECVD方法。
圖7A和7B是分別使用25nm和50nm的緩沖顆粒時(shí)FED裝置的發(fā)光圖像的SEM圖像。這里，Al2O3顆粒用作緩沖顆粒，具有2nm厚度的因瓦合金(invar)(Fe、Ni和Co的合金)用作催化劑材料。參照?qǐng)D7A和圖7B，使用50nm尺寸的緩沖顆粒的FED裝置的發(fā)光圖像比使用25nm尺寸的緩沖顆粒的FED裝置中的發(fā)光圖像得到更大改善。這是因?yàn)槔?0nm尺寸的緩沖顆粒的FED裝置中的發(fā)射電流的量顯著大于利用25nm尺寸的緩沖顆粒的FED裝置中的發(fā)射電流的量。
如上所述，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)。
第一，CNT的密度和直徑可以通過(guò)控制緩沖顆粒的尺寸和催化劑材料的厚度得到控制。因此，可以獲得適當(dāng)密度的CNT，從而顯著提高FED裝置的場(chǎng)發(fā)射特性。
第二，通過(guò)直接涂覆具有預(yù)定尺寸的緩沖顆粒，制造工藝可被簡(jiǎn)化，且由于工藝不在氧化氣氛下進(jìn)行，所以可以防止催化劑層的氧化問(wèn)題。
盡管參照其示例性實(shí)施例特別顯示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不偏離權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種變化。
權(quán)利要求
1.一種碳納米管結(jié)構(gòu)(CNT結(jié)構(gòu))，包括基板；多個(gè)緩沖顆粒，其具有預(yù)定尺寸且涂覆在所述基板上；多個(gè)催化劑層，其通過(guò)對(duì)在所述基板上沉積至預(yù)定厚度從而覆蓋所述緩沖顆粒的催化劑材料進(jìn)行退火而形成在所述緩沖顆粒的表面上；以及多個(gè)CNT，其從所述催化劑層生長(zhǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的CNT結(jié)構(gòu)，其中所述緩沖顆粒具有所述催化劑材料的所述厚度的5倍以上的尺寸。
3.如權(quán)利要求2所述的CNT結(jié)構(gòu)，其中所述緩沖顆粒具有1-100nm范圍內(nèi)的尺寸。
4.如權(quán)利要求3所述的CNT結(jié)構(gòu)，其中所述緩沖顆粒具有5-25nm范圍內(nèi)的尺寸。
5.如權(quán)利要求1所述的CNT結(jié)構(gòu)，其中所述緩沖顆粒由選自包括Si、Al、Ti、TiN、Cr、Ni和Cu的組的至少一種的氧化物形成。
6.如權(quán)利要求1所述的CNT結(jié)構(gòu)，其中所述催化劑層由選自包括Ni、Fe、Co、Pt、Mo、W、Y和Pd的組的至少一種材料形成。
7.一種制造CNT結(jié)構(gòu)的方法，包括在基板上涂覆具有預(yù)定尺寸的多個(gè)緩沖顆粒；在所述基板上以預(yù)定厚度沉積催化劑材料從而覆蓋所述緩沖顆粒的表面；以及通過(guò)退火在所述緩沖顆粒的表面上形成多個(gè)催化劑層之后，從催化劑層生長(zhǎng)CNT。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述催化劑層的形成和所述CNT的生長(zhǎng)通過(guò)CVD方法進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述CVD方法是熱CVD方法和PECVD方法中的一種。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述緩沖顆粒通過(guò)噴射法、旋涂法、或者浸涂法來(lái)涂覆。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述緩沖顆粒具有所述催化劑材料的所述厚度的5倍以上的尺寸。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述緩沖顆粒具有1-100nm范圍內(nèi)的尺寸。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述緩沖顆粒具有5-25nm范圍內(nèi)的尺寸。
14.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述緩沖顆粒由選自包括Si、Al、Ti、TiN、Cr、Ni和Cu的組的至少一種的氧化物形成。
15.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述催化劑材料通過(guò)濺射方法和電子束蒸鍍方法中的一種沉積。
16.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述催化劑材料由選自包括Ni、Fe、Co、Pt、Mo、W、Y和Pd的組的至少一種材料形成。
17.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述催化劑層通過(guò)所述基板上的所述催化劑材料向所述緩沖顆粒的表面的遷移而形成，所述遷移歸因于所述基板與所述緩沖顆粒之間的表面能差別。
18.一種CNT結(jié)構(gòu)，其通過(guò)權(quán)利要求7所述的制造CNT結(jié)構(gòu)的方法制造。
19.一種FED裝置，包括基板；陰極電極，其形成在所述基板上；絕緣層，其形成在所述基板上從而覆蓋所述陰極電極且具有暴露所述陰極電極的一部分的發(fā)射器孔；柵極電極，其形成在所述絕緣層上；以及CNT發(fā)射器，其形成在所述發(fā)射器孔內(nèi)且包括具有預(yù)定尺寸并涂覆在所述陰極電極上的多個(gè)緩沖顆粒、通過(guò)對(duì)以預(yù)定厚度沉積在所述陰極電極上從而覆蓋所述緩沖顆粒的催化劑材料進(jìn)行退火而形成在所述緩沖顆粒的表面上的多個(gè)催化劑層、以及從所述催化劑層生長(zhǎng)的多個(gè)CNT。
20.如權(quán)利要求19所述的FED裝置，其中所述緩沖顆粒具有所述催化劑材料的所述厚度的5倍以上的尺寸。
21.如權(quán)利要求20所述的FED裝置，其中所述緩沖顆粒具有1-100nm范圍內(nèi)的尺寸。
22.如權(quán)利要求21所述的FED裝置，其中所述緩沖顆粒具有5-25nm范圍內(nèi)的尺寸。
23.如權(quán)利要求19所述的FED裝置，其中所述緩沖顆粒可以由選自包括Si、Al、Ti、TiN、Cr、Ni和Cu的組的至少一種的氧化物形成。
24.如權(quán)利要求19所述的FED裝置，其中所述催化劑層由選自包括Ni、Fe、Co、Pt、Mo、W、Y和Pd的組的至少一種材料形成。
25.一種制造FED裝置的方法，包括在基板上順序形成陰極電極、絕緣層和柵極電極之后，在所述絕緣層中形成暴露所述陰極電極的一部分的發(fā)射器孔；在通過(guò)所述發(fā)射器孔暴露的所述陰極電極上涂覆具有預(yù)定尺寸的多個(gè)緩沖顆粒；以預(yù)定厚度在所述陰極電極上沉積催化劑材料從而覆蓋所述緩沖顆粒的表面；以及通過(guò)退火在所述緩沖顆粒的表面上形成多個(gè)催化劑層之后，從催化劑層生長(zhǎng)CNT。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述催化劑層的形成和所述CNT的生長(zhǎng)通過(guò)CVD方法進(jìn)行。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述緩沖顆粒通過(guò)噴射法、旋涂法或浸涂法來(lái)涂覆。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述緩沖顆粒具有所述催化劑材料的所述厚度的5倍以上的尺寸。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述緩沖顆粒具有1-100nm范圍內(nèi)的尺寸。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述緩沖顆粒具有5-25nm范圍內(nèi)的尺寸。
31.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述緩沖顆粒由選自包括Si、Al、Ti、TiN、Cr、Ni和Cu的組的至少一種的氧化物形成。
32.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述催化劑材料通過(guò)濺射方法和電子束沉積方法中的一種沉積。
33.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述催化劑材料由選自包括Ni、Fe、Co、Pt、Mo、W、Y和Pd的組的至少一種材料形成。
34.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述催化劑層通過(guò)所述陰極電極上的所述催化劑材料向所述緩沖顆粒的表面的遷移而形成，所述遷移歸因于所述陰極電極與所述緩沖顆粒之間的表面能差別。
35.一種FED裝置，其通過(guò)權(quán)利要求25所述的制造FED裝置的方法制造。
全文摘要
本發(fā)明提供CNT結(jié)構(gòu)及其制造方法、以及利用該CNT結(jié)構(gòu)的FED裝置及其制造方法。該CNT結(jié)構(gòu)包括基板、涂覆在基板上具有預(yù)定尺寸的多個(gè)緩沖顆粒、通過(guò)對(duì)在基板上沉積至預(yù)定厚度從而覆蓋緩沖顆粒的催化劑材料進(jìn)行退火而形成在緩沖顆粒的表面上的多個(gè)催化劑層、以及從催化劑層生長(zhǎng)的多個(gè)CNT。
文檔編號(hào)H01J29/02GK1830766SQ200610008640
公開(kāi)日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月19日
發(fā)明者韓仁澤, 金夏辰 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社