电子发射源及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电子发射源及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 电子发射显示装置在各种真空电子学器件和设备中是不可缺少的部分。在显示技 术领域，电子发射显示装置因其具有高亮度、高效率、大视角，功耗小以及体积小等优点，可 广泛应用于汽车、家用视听电器、工业仪器等领域。
[0003] 通常，电子发射显示装置中采用的电子发射源有两种类型：热阴极电子发射源和 冷阴极电子发射源。冷阴极电子发射源包括表面传导型电子发射源、场致电子发射源、金 属-绝缘层-金属（MIM)型电子发射源等。
[0004] 在MM型电子发射源的基础上，人们又发展了金属-绝缘层-半导体层-金属 (MISM)型电子发射源。MISM型电子发射源中增加了半导体层，以实现电子的加速，其相对 于MIM型电子发射源稳定性较好。
[0005] MISM型电子发射源由于电子需要具有足够的平均动能才有可能穿过上电极而逸 出至真空，然而现有技术中的MISM型电子发射源中由于电子从半导体层进入上电极时需 要克服的势垒往往比电子的平均动能高，因而造成电子发射率低。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，确有必要提供一种具有较高电子发射率的电子发射源。
[0007] -种电子发射源，包括：一第一电极、一绝缘层以及一第二电极，所述绝缘层层叠 设置在所述第一电极和第二电极之间，所述第一电极为所述电子发射源的电子发射端，其 中，所述第一电极为一碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管层及一半 导体层复合层叠设置，所述半导体层位于所述碳纳米管层与所述绝缘层之间。
[0008] -种电子发射源的制备方法，其包括以下步骤：提供一基板，在所述基板的表面设 置一电极层；在所述电极层远离所述基板的表面设置一绝缘层；提供一碳纳米管层，所述 碳纳米管层具有一第一表面和与所述第一表面相对的一第二表面，且，以所述碳纳米管层 作为基底，在所述碳纳米管层的第二表面形成一半导体层获得一碳纳米管复合结构；以及， 将所述碳纳米管复合结构设置于所述绝缘层远离所述电极层的表面，使得所述半导体层与 所述绝缘层接触设置。
[0009] 与现有技术相比较，所述半导体层包覆所述多个碳纳米管的部分表面，述半导体 层与多个碳纳米管通过范德华力紧密连接，因而所述半导体层可快速的将电子加速，并传 导至碳纳米管层，从而提高了所述电子发射源的电子出射率；该制备方法中，由于该半导体 层通过沉积的方法直接设置于所述碳纳米管层的第二表面，因而该半导体层可紧密的依附 于所述碳纳米管层，并且得到的半导体层具有良好的结晶态，从而使得所述电子能够被所 述半导体层迅速加速，提高了电子的出射率。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明第一实施例提供的电子发射源的剖视图。
[0011] 图2是本发明碳纳米管膜的扫描电镜照片。
[0012] 图3是本发明多层交叉设置的碳纳米管膜的扫描电镜照片。
[0013] 图4是本发明非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0014] 图5是本发明扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0015] 图6是本发明第一实施例提供的电子发射源的制备方法流程图。
[0016] 图7为本发明第二实施例提供的电子发射源的剖视图。
[0017] 图8为本发明第三实施例提供的电子发射装置的剖视图。
[0018] 图9是本发明第三实施例提供的电子发射装置的俯视示意图。
[0019] 图10是图9中电子发射单元沿A-A'线的剖视图。
[0020] 图11是本发明第四实施例提供的电子发射显示器的剖视图。
[0021] 图12为图11所述电子发射显示器的电子发射显示效果图。
[0022] 图13为本发明第五实施例提供的电子发射装置的俯视示意图。
[0023] 图14为图13所述电子发射装置沿B-B'线的剖视图。
[0024] 图15为本发明第五实施例提供的电子发射显示器的剖视图。
[0025] 主要元件符号说明
【主权项】
1. 一种电子发射源，包括：一第一电极、一绝缘层以及一第二电极，所述绝缘层层叠设 置在所述第一电极和第二电极之间，所述第一电极为所述电子发射源的电子发射端，其特 征在于，所述第一电极为一碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管层及 一半导体层复合层叠设置，所述半导体层位于所述碳纳米管层与所述绝缘层之间第二电 极。
2. 如权利要求1所述的电子发射源，其特征在于，所述碳纳米管层具有一第一表面以 及与所述第一表面相对的一第二表面，所述半导体层仅复合设置于所述碳纳米管层的第二 表面，该碳纳米管层的第一表面为所述电子发射源的电子发射端。
3. 如权利要求2所述的电子发射源，其特征在于，所述半导体层通过沉积的方法复合 与所述碳纳米管层的第二表面。
4. 如权利要求2所述的电子发射源，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管， 位于所述碳纳米管层第二表面的部分碳纳米管被所述半导体层包覆。
5. 如权利要求2所述的电子发射源，其特征在于，所述碳纳米管层与所述半导体层的 接触界面通过范德华力结合。
6. 如权利要求2所述的电子发射源，其特征在于，所述碳纳米管层的第二表面具有多 个微孔，所述半导体层渗透到所述碳纳米管层第二表面的多个微孔内与所述碳纳米管层复 合。
7. 如权利要求3所述的电子发射源，其特征在于，还包括设置于所述碳纳米管层的第 一表面的两个汇流电极，所述两个汇流电极相互间隔并相对设置。
8. 如权利要求1所述的电子发射源，其特征在于，所述碳纳米管层包括碳纳米管膜、碳 纳米管线、或两者组合。
9. 如权利要求8所述的电子发射源，其特征在于，所述碳纳米管层包括一单层碳纳米 管膜或多个层叠设置的碳纳米管膜。
10. 如权利要求8所述的电子发射源，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个平行设置 的碳纳米管线、多个交叉设置的碳纳米管线或多个碳纳米管线任意排列组成的网状结构。
11. 如权利要求1所述的电子发射源，其特征在于，还包括一电子收集层设置于所述半 导体层与所述绝缘层之间。
12. 如权利要求11所述的电子发射源，其特征在于，所述电子收集层的厚度为0. 1纳米 ~10纳米。
13. -种电子发射源的制备方法，其包括以下步骤： 提供一基板，在所述基板的表面设置一电极层； 在所述电极层远离所述基板的表面设置一绝缘层； 提供一碳纳米管层，所述碳纳米管层具有一第一表面和与所述第一表面相对的一第二 表面，且，以所述碳纳米管层作为基底，在所述碳纳米管层的第二表面形成一半导体层获得 一碳纳米管复合结构；以及 将所述碳纳米管复合结构设置于所述绝缘层远离所述电极层的表面，使得所述半导体 层与所述绝缘层接触设置。
14. 如权利要求13所述的电子发射源的制备方法，其特征在于，所述在碳纳米管层的 第二表面形成所述半导体层具体包括以下步骤：先将所述碳纳米管层部分悬空设置，然后 采用控溅射法、热蒸发法、或电子束蒸发法进行沉积所述半导体层。
15. 如权利要求13所述的电子发射源的制备方法，其特征在于，所述在碳纳米管层的 第二表面形成所述半导体层具体包括以下步骤：先在所述碳纳米管层的第一表面形成一保 护层，然后在第二表面通过原子层沉积法形成所述半导体层，最后去除所述保护层。
16. 如权利要求13所述的电子发射源的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层具有 多个微孔，所述半导体层沉积于所述多个微孔的内壁。
17. 如权利要求13所述的电子发射源的制备方法，其特征在于，在将所述碳纳米管复 合结构设置于所述绝缘层之后，进一步包括对所述碳纳米管复合结构进行一溶剂处理的步 骤，所述溶剂处理的步骤为：先向所述碳纳米管复合结构滴加一溶剂，然后加热使该溶剂蒸 发。
【专利摘要】本发明涉及一种电子发射源，包括：一第一电极、一绝缘层以及一第二电极，所述绝缘层层叠设置在所述第一电极和第二电极之间，所述第一电极为所述电子发射源的电子发射端，其中，所述第一电极为一碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构包括一碳纳米管层及一半导体层复合层叠设置，所述半导体层位于所述碳纳米管层与所述绝缘层之间。本发明还提供一种电子发射源的制备方法。
【IPC分类】H01J9-02, H01J29-04
【公开号】CN104795300
【申请号】CN201410024494
【发明人】柳鹏, 李德杰, 张春海, 周段亮, 杜秉初, 范守善
【申请人】清华大学, 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2014年1月20日
【公告号】US20150206695