一种定向生长的网格状高性能碳纳米管场发射阵列及制备方法

摘要

一种定向生长的网格状高性能碳纳米管场发射阵列，包括导电基底、生长在基底上的网格状定向碳纳米管阵列；碳纳米管阵列成网格状分布，是一个整体结构。本方案提高小尺寸碳纳米管阵列的结构稳定性，以及增强碳纳米管阵列的边缘效应，并以此降低开启电场和阈值电场，提高发射电流密度。适用于对电流发射性能要求较高的场发射器件，例如，X射线源、微波放大器、场发射扫描电子显微镜等中的电子源。

主权项

一种定向生长的网格状高性能碳纳米管场发射阵列的制备方法，其特征是步骤如下：（1）首先，选用重掺杂的硅片作为衬底，将硅片分别在丙酮和异丙醇中清洗两分钟，去除表面有机物和其他杂质，烘烤至180℃保持两分钟去除表面的水分；（2）接着在表面旋涂一层电子束光刻胶，在180℃温度下坚膜90秒；（3）将光刻胶光刻出网格状的图案，经过显影，就制备出具有图案的光刻胶掩膜；（4）然后通过磁控溅射的方法在样品的表面溅射催化剂薄膜，这里的催化剂薄膜是由两层薄膜组成的，下面一层是Al薄膜，厚度10nm，上面是Fe薄膜，厚度1nm；（5）剥离，将样品浸入丙酮中，没有被光刻时曝光的光刻胶就被丙酮溶解，光刻胶表面的催化剂层自动脱落；这样一来，样品表面就只剩下了具有图案的催化剂薄膜；（6）然后采用热气相化学沉积法生长定向碳纳米管，就能够制备出具有图案的碳纳米管薄膜阵列。