发明名称 奈米碳之制造方法及使用该方法所制造之奈米碳及包含奈米碳与金属微粒之复合材料或混合材料、奈米碳之制造装置、奈米碳之图案化方法及使用该方法之图案化奈米碳基材及使用经图案化之奈米碳基材之电子放射源之图案化奈米碳基材及使用经图案化之奈米碳基材之电子放射源
摘要 本发明提供一种不一定需要使用制程容器等,即可藉由使用溶接用电弧炬或具备类似构造的装置所产生的电弧放电,使以碳为主要成分的被电弧材蒸发,以产生烟灰,并将该烟灰附载于基板上以作成电子放射源的方法,以及其制造装置,系将作为第1电极的电弧炬1的炬电极10,及使用作为第2电极的石墨板的被电弧材2以相对向配置。在炬电极10与被电弧材2端部之间施加电位,以产生电弧放电,并使曝露于电弧放电的被电弧材2端部的石墨蒸发,以产生烟灰。藉由具有经图案化的开口部的遮罩,使所产生的烟灰覆着于与电弧放电区域相对向的基板表面。
申请公布号 TW594931 申请公布日期 2004.06.21
申请号 TW091104104 申请日期 2002.03.06
申请人 双叶电子工业股份有限公司;泷川浩史 发明人 泷川浩史;日比美彦;伊藤茂生
分类号 H01L21/8238 主分类号 H01L21/8238
代理机构 代理人 洪武雄 台北市中正区博爱路八十号六楼;陈昭诚 台北市中正区博爱路八十号六楼
主权项 1.一种奈米碳的制造方法,其特征为包含有:将第1电极、及以碳材为主要成分的第2电极,相对配置在大气中或空气中的步骤;于前述第1电极与前述第2电极之间施加电压以产生电弧放电的步骤;藉由前述电弧放电使前述第2电极的前述碳材料蒸发以产生包含奈米碳的烟灰的步骤;以及回收包含前述奈米碳的烟灰的步骤。2.如申请专利范围第1项的奈米碳的制造方法,其中,前述第1电极系设置于电弧炬的炬电极,并包含有:一面使该炬电极与前述第2电极相对移动,一面藉由前述电弧放电使前述第2电极的前述碳材料蒸发以产生包含奈米碳的烟灰的步骤。3.如申请专利范围第1项的奈米碳的制造方法,其中,包含有:将基材配置在与前述电弧放电的发生区域相对向的位置,再藉由该基材回收包含前述奈米碳的烟灰的步骤。4.如申请专利范围第1项的奈米碳的制造方法,其中,包含有:将流体或粒状体配置在与前述电弧放电的发生区域相对向的位置,再藉由该流体或粒状体回收包含前述奈米碳的烟灰之步骤。5.如申请专利范围第1项的奈米碳的制造方法,其中,前述第1电极与前述第2电极所形成之角度为45度乃至135度的范围。6.如申请专利范围第1项的奈米碳的制造方法,其中,前述烟灰,系包含有单层碳奈米管、碳奈米角、多层碳奈米管、碳奈米纤维、碳奈米微粒、CN奈米管、CN奈米纤维、CN奈米微粒、BCN奈米管、BCN奈米纤维、BCN奈米微粒、弗拉勒、或由该等混合物所形成的奈米碳材料。7.如申请专利范围第1项的奈米碳的制造方法,其中,前述烟灰系包含奈米碳与金属微粒的复合或混合烟灰。8.如申请专利范围第1项的奈米碳的制造方法,其中,前述第2电极的碳材料系使用:石墨或活性碳或非晶质碳,含有或内藏有添加物的石墨或活性碳或非晶质碳,或是表面的一部份或全部散布、涂布、电镀或敷镀有添加物的石墨或活性碳或非晶质碳。9.如申请专利范围第8项的奈米碳的制造方法,其中,前述添加物为:Li,B,Mg,Al,Si,P,S,K,Ca,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Ge,AS,Y,Zr,Nb,Mo,Rh,Pd,In,Sn,Sb,La,Hf,Ta,W,Os,Pt,或是该等物质的氧化物或氮化物或碳化物或硫化物或氯化物,或硫酸化合物或硝酸化合物,或是该等物质的混合物。10.如申请专利范围第1项的奈米碳的制造方法,其中,前述电弧放电系以直流或直流脉冲来运转,并以前述第2电极作为电弧放电的阳极。11.如申请专利范围第1项的奈米碳的制造方法,其中,前述电弧放电系以交流或交流脉冲来运转。12.如申请专利范围第1项的奈米碳的制造方法,其中,藉由前述电弧放电使前述第2电极的端部或凹部或凸部的前述碳材料蒸发,而产生含奈米碳的烟灰。13.如申请专利范围第1项的奈米碳的制造方法,其中,一面对前述电弧放电的发生区域供给特定气体或空气,一面进行前述电弧放电。14.如申请专利范围第12项的奈米碳的制造方法,其中,前述特定气体为:Ar,He等稀有气体、氮气、二氧化碳、氧气、氢气或该等气体的混合气体。15.如申请专利范围第1项的奈米碳的制造方法,其中,前述第1电极系以石墨、W(钨)、Mo(钼)、或Ni(镍)等高融点金属为主要成分。16.一种奈米碳,系使用申请专利范围第1项的方法而制造的奈米碳。17.一种包含奈米碳与金属微粒之复合或混合材料,系使用申请专利范围第1项的方法而制造的奈米碳与金属微粒的复合或混合材料。18.一种奈米碳的制造装置,其特征为包含有:将第1电极与第2电极在大气中或空气中以固定间隔予以保持的电极、该第2电极之主要成分为碳材料或含有添加物的碳材料或表面上形成有添加物的碳材料;由电源所形成的电弧产生装置,而该电源系用以在前述第1电极与前述第2电极之间施加电压以产生电弧放电,并藉由该电弧放电使前述碳材料蒸发以产生含有奈米碳的烟灰;对前述电弧放电的发生区域供给特定气体的特定气体供给装置;以及回收前述烟灰的回收构件。19.如申请专利范围第18项的奈米碳制造装置,其中,前述第1电极系设置在电弧炬的炬电极,并具备有使前述炬电极与前述第2电极相对移动的移动装置,其系可以使前述炬电极与前述第2电极一面相对移动,一面在前述炬电极与前述第2电极之间施加电压以产生电弧放电,并藉由该电弧放电使前述第2电极之端部或凹部或凸部的前述碳材料蒸发,以产生包含奈米碳的烟灰。20.如申请专利范围第18项的奈米碳制造装置,其中,前述回收构件为一种基材,其具备有:使该基材保持在与前述电弧放电的发生区域相对向的位置的保持装置,并藉由该基材回收含有前述奈米碳的烟灰。21.如申请专利范围第18项的奈米碳制造装置,其中,前述回收构件为流体或粒状体,此外还具备有:将该流体或该粒状体配置在与前述电弧放电的发生区域相对向的位置的流体或粒状体的容器,并藉由该流体或该粒状体回收包含前述奈米碳的烟灰。22.如申请专利范围第21项的奈米碳制造装置,其中,前述流体系低于水或电弧放电的发生温度,且具有流动性的液体或油状流体。23.如申请专利范围第18项的奈米碳制造装置,其中,具备有用以包覆至少前述第1电极与前述第2电极的两电极间所产生的电弧放电的发生区域的包覆构件。24.一种奈米碳的图案化方法,其特征为包含有:将第1电极、及以碳材为主成分的第2电极,在大气中或空气中予以相对向配置的步骤;于前述第1电极与前述第2电极之间施加电压以产生电弧放电的步骤;藉由前述电弧放电使前述第2电极的前述碳材料蒸发,以产生含有奈米碳的烟灰的步骤;将于表面或上方配置有具备经图案化的开口部的遮罩之基材,配置在与前述电弧放电的发生区域相对向的位置,使含有前述奈米碳的烟灰覆着在对应该开口部的该基材表面的步骤。25.如申请专利范围第24项的奈米碳图案化方法,其中,系包括有:使前述基材与前述电弧放电发生区域相对向并配置在流体中,再于该流体中,使含有前述奈米碳的烟灰覆着于与前述开口部对应的前述基材表面的步骤。26.一种奈米碳的图案化方法,其特征为包括有:将第1电极、及主要成分为碳材料的第2电极,在大气中或空气中予以相对向配置的步骤;于前述第1电极与前述第2电极之间施加电压以产生电弧放电的步骤;藉由前述电弧放电使前述第2电极的前述碳材料蒸发,以产生含有奈米碳的烟灰的步骤;使于表面具备经图案化的黏着层的基材与前述电弧放电的发生区域相对向配置,并使含有前述奈米碳的烟灰至少能够覆着在该黏着层的步骤。27.如申请专利范围第24项或第26项的奈米碳图案化方法,其中,前述第1电极系设置在电弧炬的炬电极,并包括有:使该炬电极与前述第2电极相对移动的同时,藉由前述电弧放电可使前述第2电极的端部或是凹部或是凸部的前述碳材料蒸发以产生含有奈米碳的烟灰的步骤。28.一种奈米碳基材,系利用申请专利范围第24项或第26项的方法而制造并予以图案化者。29.一种电子放射源,其特征为:系使用申请专利范围第28项的经图案化奈米碳基材者。图式简单说明:第1图为奈米碳(奈米碳与金属微粒的复合烟灰)的制造装置的概略图。第2图为第1图的奈米碳的制造装置的部分放大剖视图。第3图(a)及(b)为在被电弧材(第2电极)中加入添加物的变形例之图。第4图为电弧炬1与被电弧材2所形成之角度的图。第5图为电弧炬1与被电弧材2配置成直线状(180)时的图。第6图系调整电弧炬1与被电弧材2的角度,以控制烟灰14的放出方向的图。第7图为在特定位置形成(图案化)奈米碳的方法之一例的图。第8图(a)至(c)为在特定位置形成(图案化)奈米碳的方法之另一例图。第9图系使用第7图的方法制作而成的图案状电子放射源(TUT文字例)的图。第10图系显示在第9图中作成的图案状电子源放射源表面(堆积物表面)的状态的图。第11图为存在于第10图的图案状电子源放射源(堆积物)中的单层碳奈米管的图。第12图为使用第1图所示之装置制造而成的烟灰的TEM照片(低倍率照片)。第13图为使用第1图所示之装置制造而成的烟灰(单层碳奈米管与金属微粒的复合体)的TEM照片(高倍率照片)。第14图为使用第1图所示之装置制造而成的烟灰(奈米角)的TEM照片(高倍率照片)。第15图为用以测定与本发明之实施例的电子放射源的电子放射特性的装置的概略图。第16图为说明与本发明之实施例的电子放射源的电子放射特性的图。
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