专利汇可以提供一种用于场发射显示器阴极的大面积碳纳米管薄膜制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于场发射显示器的大面积 碳 纳米管 薄膜 阴极 的制备方法,包括:衬底和 碳纳米管 的预处理、阴极导电图形的形成、涂敷粘结剂、碳纳米管 气溶胶 (或其他形式的分散相)的形成与喷射、碳纳米管在衬底的沉积、碳纳米管薄膜的干燥与 烧结 等。调节碳纳米管在分散相中的含量和沉积时间可以改变碳纳米管薄膜的沉积 密度 ;改变静 电场 的分布可以改变薄膜的沉积形状;采用移动 喷嘴 系统或多喷嘴系统,可以制造超大屏幕碳纳米管场发射平板显示器的阴极。采用本发明所提供的制造方法具有操作简单、成本低廉、可以在开放环境下制造的优点,所制得的碳纳米管薄膜具有大面积均匀、排列良好、定域简单的优点,具有优良的场发射特性。,下面是一种用于场发射显示器阴极的大面积碳纳米管薄膜制备方法专利的具体信息内容。
1.一种用于场发射显示器阴极的大面积碳纳米管薄膜制备方法,其特征在于, 利用静电场和荷电碳纳米管自身电荷分布的自定向的碳纳米管薄膜定域和非定域 移植;包括以下步骤:
(1)衬底材料的清洗
对于表面有导电层的衬底材料,用无水酒精或丙酮或有机溶剂或者它们的混 合物对衬底进行标准的超声清洗即可;对于表面无导电层的衬底材料,经上述清 洗后还需要在表面制备导电层;导电层采用沉积、电镀或印刷的方法制备;
(2)碳纳米管的纯化与分散
用浓硝酸溶去碳纳米管的制备过程碳纳米管中存在的催化剂;并用蒸馏水洗 涤至中性后充分干燥,然后用球磨机在干燥环境下充分研磨,减少较大的团聚颗 粒;
(3)阴极导电图形的形成
采用普通的光刻工艺,对导电层进行光刻和腐蚀等处理,获得所需的符合设 计并具有特定形状的阴极图形;对于表面没有导电层的衬底材料,通过制版并印 刷的方法获得所需的图形;
(4)涂布粘结剂
粘结剂可用丝网印刷或静电喷雾的方法涂布在阴极导电图形上;丝网印刷用 的网版的版图要与阴极导电图形一致;
(5)碳纳米管气溶胶的形成与喷射
用高速气流冲击经过预处理的碳纳米管或者采用机械振动的方法均可形成碳 纳米管气溶胶或将碳纳米管均匀分散在一定的粘结剂中制成碳纳米管浆料,直接 在导电图形上进行静电喷涂;
碳纳米管气溶胶或碳纳米管浆料的喷射采用普通的静电喷涂设备;碳纳米管 气溶胶或碳纳米管浆料在载气的输送下被输送到喷枪的喷嘴处,在喷嘴附近获得 由放电尖端通过电晕放电所产生的电荷,并形成荷电的碳纳米管粉末,对于碳纳 米管浆料则形成荷电液滴,然后进入在放电尖端和导电图形之间形成的强电场中;
(6)碳纳米管在衬底的沉积
荷电粉末或荷电液滴进入在放电尖端和导电图形之间形成的强电场后,由于 本身所带电荷的电性与导电图形的极性相反,在电场力和气力输送的共同作用下 向导电图形上移动,直至到达导电图形并在粘结剂的作用下粘附在导电图形上;
(7)碳纳米管薄膜的干燥与烧结
碳纳米管在衬底上沉积后,可将所制备的薄膜在干燥设备中烘干,然后进行 烧结处理,当烧结温度较高时,在惰性气体保护下进行烧结,其烧结温度变化为: ①20分钟内由室温升到200℃;②恒温10分钟;③20分钟内由200℃升到400℃; ④恒温15分钟;⑤20分钟内由400℃下降到200℃;⑥断电,随炉冷却至室温。
2.如权利要求1所述的用于场发射显示器阴极的大面积碳纳米管薄膜制备方 法,其特征在于,在步骤(5)中采用将碳纳米管均匀分散在一定的粘结剂中制成 碳纳米管浆料,直接在导电图形上进行静电喷涂时,可将工艺过程(4)省去。
3.如权利要求1所述的用于场发射显示器阴极的大面积碳纳米管薄膜制备 方法,其特征在于,通过图形化的电极使静电场按预定图形进行分布,从而实现 碳纳米管薄膜在衬底上按预定的阴极图形进行定域和定向排列;改变静电场的分 布使碳纳米管按新的图形沉积。
4.如权利要求1或3所述的用于场发射显示器阴极的大面积碳纳米管薄膜制 备方法,其特征在于,所述静电喷雾采用移动喷射系统或多喷嘴系统来保证所制 备薄膜在超大面积范围内的均匀性。
5.如权利要求4所述的用于场发射显示器阴极的大面积碳纳米管薄膜制备方 法,其特征在于,所述的移动喷射系统包括单喷嘴移动喷射系统或多喷嘴移动喷 射系统。
6.如权利要求5所述的用于场发射显示器阴极的大面积碳纳米管薄膜制备方 法,其特征在于,所述的多喷嘴系统是一排或一列喷嘴,或是喷嘴阵列。
7.如权利要求5所述的用于场发射显示器阴极的大而积碳纳米管薄膜制备 方法,其特征在于,采用移动喷嘴系统时,移动喷嘴,或移动衬底,即只要喷嘴 和衬底之间产生相对移动即可。
本发明属于真空微电子技术和纳米技术的交叉领域,具体涉及到利用静电场 和荷电碳纳米管自身电荷分布将碳纳米管定向移植在衬底表面,形成至少具有一 个跃变势垒或表面势垒的场发射阴极的制备方法,特别涉及一种用于场发射显示 器阴极的大面积碳纳米管薄膜制备方法。
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