CN104616945A - 一种场致发射冷阴极 - Google Patents

一种场致发射冷阴极 Download PDF

Info

Publication number
CN104616945A
CN104616945A CN201510065759.2A CN201510065759A CN104616945A CN 104616945 A CN104616945 A CN 104616945A CN 201510065759 A CN201510065759 A CN 201510065759A CN 104616945 A CN104616945 A CN 104616945A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ring
conductive layer
graphene
type
field emission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510065759.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104616945B (zh
Inventor
仲雪飞
樊兆雯
张�雄
屠彦
杨兰兰
王丽丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201510065759.2A priority Critical patent/CN104616945B/zh
Publication of CN104616945A publication Critical patent/CN104616945A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104616945B publication Critical patent/CN104616945B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304—Field-emissive cathodes
    • H01J1/3042—Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
    • H01J1/3046—Edge emitters

Landscapes

  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Abstract

本发明公开一种场致发射冷阴极，包括绝缘板，在绝缘板上形成的第一导电层，在第一导电层上形成的第二导电层；其中，第二导电层为与绝缘板和第一导电层均垂直的环状石墨烯。本发明场致发射冷阴极结构中的环状石墨烯阴极结构强度高、垂直取向性好，具有场致发射工作电压低、发射电流大的优势。

Description

一种场致发射冷阴极
技术领域
本发明涉及一种场致发射冷阴极，特别是基于石墨烯边缘场发射的冷阴极。
背景技术
石墨烯具有非常多的优势：薄、坚硬、优异的电导率、有很高的热导率、很高的载流子迁移率和良好的力学性能优势。由于石墨烯本身的膜厚比较薄，其横向长度为几微米甚至几十微米，具有非常高的纵横比（横向长度与厚度之比）。在外加电场下石墨烯薄膜的边缘会形成很强的局域电场，研究者利用这种形状制作场发射阴极能有效地降低材料场发射所需的外加电场，有利于电子的场致发射，有望应用于场发射显示器件、大功率阴极器件、传感器、扫描电子显微镜、行波管、X 射线管等场发射器件中。
石墨烯作为场发射阴极的制备方法有许多种，包括转移法、丝网印刷法、电泳法、气相沉积定向生长法等，不同工艺制作的石墨烯阴极其结构各不相同，石墨烯的垂直取向和密度对场发射性能的影响非常大。虽然石墨烯是一种理想的场发射材料，但是，由于制备出的石墨烯都是平铺或者杂乱无章地分布在基底上，缺乏组装技术，因而制约了其在场发射方面的应用。
发明内容
    本申请提供了一种场致发射冷阴极，是基于石墨烯边缘场发射的冷阴极，该结构中的环状石墨烯阴极结构强度高、垂直取向性好，具有场致发射工作电压低、发射电流大的优势。
    为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：
一种场致发射冷阴极，包括绝缘板，在绝缘板上形成的第一导电层，在第一导电层上形成的第二导电层；其中，第二导电层为与绝缘板和第一导电层均垂直的环状石墨烯。
    上述环状石墨烯阴极结构强度高、垂直取向性好，具有场致发射工作电压低、均匀性更好，发射电流大的优势。
为了进一步提高结构强度，降低发射工作电压，第二导电层为环状石墨烯阵列，其中，环状石墨烯阵列中每个石墨烯单元的横截面形状为圆形或多边形，环状石墨烯阵列的排布形状可以是规则分布或其它不规则分布，优选，环状石墨烯阵列的排布形状为矩阵型或蜂窝状。
    为了进一步增大发射电流，环状石墨烯阵列中相邻两石墨烯环之间的距离为环直径的0.2~5倍。
   为了同时保证结构强度和大的工作电流，优选，环状石墨烯的层数为1~100。
为了同时保证结构强度和降低工作电压，环状石墨烯的高度为0.1微米~1毫米，环状石墨烯的直径为高度的0.1~200倍。
 优选，环状石墨烯的顶部碳原子分布结构为扶手型。
优选，环状石墨烯的顶部碳原子分布结构为锯齿型。
    优选，环状石墨烯的顶部碳原子分布结构为扶手和锯齿混合型。
    本发明场致发射冷阴极，是基于石墨烯边缘场发射的冷阴极，该结构中的环状石墨烯阴极结构强度高、垂直取向性好，具有场致发射工作电压低、发射电流大的优势。
附图说明
图1为场致发射冷阴极主视图；
图2为图1的俯视图；
图3石墨烯边缘结构形貌；
图4为环状石墨烯阵列排布形状图；
图中，1为绝缘板，2为第一导电层；3为第二导电层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不仅限于该实施例。
实施例1
    如附图1-3所示的场致发射冷阴极，包括绝缘板1，在绝缘板1上形成的第一导电层2，在第一导电层2上形成的第二导电层3，第二导电层3为环状石墨烯，其截面形状为圆形、多边形或不规则多边形。该石墨烯环与绝缘板1和第一导电层2垂直；环状石墨烯的层数为1~100；环状石墨烯的高度为0.1微米~1毫米，其直径为高度的0.1~200倍；环状石墨烯的顶部碳原子分布结构为如图附3(a)所示扶手型、如图附3(b)所示锯齿形或如图附3(c)所示混合型，如附图3所示，石墨烯环可能会有褶皱，与垂直绝缘板1和第一导电层2垂直的垂直度受制备工艺影响可能会有一定倾斜。垂直取向的石墨烯对降低场发射电压具有关键作用，同时环状结构高了机械强度和稳定性，增加发射面积，有效传递电子发射产生的热量，降低温度，提高阴极寿命。
实施例2
    如附图4所示的场致发射冷阴极，包括绝缘板1，在绝缘板1上形成的第一导电层2，在第一导电层2上形成的第二导电层3，第二导电层3为环状石墨烯阵列，其排布形状为矩阵型、蜂窝状等规则分布或其它不规则分布，相邻石墨烯环之间的距离为环直径的0.2~5倍。

Claims (8)

1.一种场致发射冷阴极，其特征在于：包括绝缘板，在绝缘板上形成的第一导电层，在第一导电层上形成的第二导电层；其中，第二导电层为与绝缘板和第一导电层均垂直的环状石墨烯。
2.根据权利要求1所述的场致发射冷阴极，其特征在于：第二导电层为环状石墨烯阵列，其中，环状石墨烯阵列中每个石墨烯单元的横截面形状为圆形或多边形，环状石墨烯阵列的排布形状为矩阵型或蜂窝状。
3.根据权利要求2所述的场致发射冷阴极，其特征在于：环状石墨烯阵列中相邻两石墨烯环之间的距离为环直径的0.2~5倍。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的场致发射冷阴极，其特征在于：环状石墨烯的层数为1~100。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的场致发射冷阴极，其特征在于：环状石墨烯的高度为0.1微米~1毫米，环状石墨烯的直径为高度的0.1~200倍。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的场致发射冷阴极，其特征在于：环状石墨烯的顶部碳原子分布结构为扶手型。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的场致发射冷阴极，其特征在于：环状石墨烯的顶部碳原子分布结构为锯齿型。
8.根据权利要求1-3任意一项所述所述的场致发射冷阴极，其特征在于：环状石墨烯的顶部碳原子分布结构为扶手或锯齿混合型。
CN201510065759.2A 2015-02-09 2015-02-09 一种场致发射冷阴极 Expired - Fee Related CN104616945B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510065759.2A CN104616945B (zh) 2015-02-09 2015-02-09 一种场致发射冷阴极

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510065759.2A CN104616945B (zh) 2015-02-09 2015-02-09 一种场致发射冷阴极

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104616945A true CN104616945A (zh) 2015-05-13
CN104616945B CN104616945B (zh) 2016-10-26

Family

ID=53151350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510065759.2A Expired - Fee Related CN104616945B (zh) 2015-02-09 2015-02-09 一种场致发射冷阴极

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104616945B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108539581A (zh) * 2018-05-23 2018-09-14 西北核技术研究所 一种金属基石墨烯薄膜阴极气体火花开关

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100074442A (ko) * 2008-12-24 2010-07-02 경희대학교 산학협력단 그래핀을 이용한 가변 에너지 가시광 방출 투과 광소자 및 그 제조방법
CN101896424A (zh) * 2007-12-12 2010-11-24 新日铁化学株式会社 内包金属的树状碳纳米结构物、碳纳米结构体、内包金属的树状碳纳米结构物的制备方法、碳纳米结构体的制备方法以及电容器
CN103378222A (zh) * 2012-04-12 2013-10-30 阙郁伦 利用激光诱发石墨烯的制备方法
CN104217907A (zh) * 2014-09-12 2014-12-17 中国科学院深圳先进技术研究院 石墨烯场发射阴极制备方法及石墨烯场发射阴极

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101896424A (zh) * 2007-12-12 2010-11-24 新日铁化学株式会社 内包金属的树状碳纳米结构物、碳纳米结构体、内包金属的树状碳纳米结构物的制备方法、碳纳米结构体的制备方法以及电容器
KR20100074442A (ko) * 2008-12-24 2010-07-02 경희대학교 산학협력단 그래핀을 이용한 가변 에너지 가시광 방출 투과 광소자 및 그 제조방법
CN103378222A (zh) * 2012-04-12 2013-10-30 阙郁伦 利用激光诱发石墨烯的制备方法
CN104217907A (zh) * 2014-09-12 2014-12-17 中国科学院深圳先进技术研究院 石墨烯场发射阴极制备方法及石墨烯场发射阴极

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANLONG LIU等: "High-Current-Density Edge Electron Emission and Electron Beam Shaping for Vacuum Electronics Using Flexible Graphene Paper", 《IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108539581A (zh) * 2018-05-23 2018-09-14 西北核技术研究所 一种金属基石墨烯薄膜阴极气体火花开关
CN108539581B (zh) * 2018-05-23 2020-06-26 西北核技术研究所 一种金属基石墨烯薄膜阴极气体火花开关

Also Published As

Publication number Publication date
CN104616945B (zh) 2016-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101625946B (zh) 电子发射器件
JP2008166257A (ja) 炭素ナノチューブ電界放出エミッター及びその製造方法
JP2006236971A (ja) 電界放出表示装置
CN1906724A (zh) 场致发射器件以及利用该器件的场致发射显示装置
EP2079095B1 (en) Method of manufacturing a field emission display
CN102087947A (zh) 场发射电子器件及场发射显示装置
US20120169212A1 (en) Field emission device and field emission display
CN101740279A (zh) 场发射阴极板及其制造方法
CN102768930A (zh) 场发射电子器件
CN104616945A (zh) 一种场致发射冷阴极
CN1909177A (zh) 集成条纹型阴极阵列结构的平板显示器及其制作工艺
CN202275794U (zh) 基于石墨烯的场发射三极结构
CN105448620B (zh) 场发射阴极及场发射装置
CN203134742U (zh) 一种新型金属基碳纳米管场发射冷阴极
CN102543633B (zh) 场发射阴极装置及场发射显示器
TWI295068B (en) Field emission display device
CN111105967B (zh) 一种强流重复频率碳纤维—碳纳米管复合冷阴极及制备方法
KR20100074441A (ko) 그라파이트를 이용한 전계방출 소자 및 그 제조방법
US20050225228A1 (en) Field electron emission materials and devices
CN102064071B (zh) 场发射显示装置
US20060145582A1 (en) Planar gated field emission devices
CN103258695A (zh) 一种碳纳米管冷阴极结构
JP2004327208A (ja) 電子放出源およびその製造方法
CN103035461B (zh) 电子发射装置及显示装置
CN102945782B (zh) 一种发光图案可调可控的双电极结构场发射发光管

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20161026

Termination date: 20190209

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee