CN1998061A

CN1998061A - 毫微结构复合材料场致发射阴极的制造和激活方法

Info

Publication number: CN1998061A
Application number: CNA038208156A
Authority: CN
Inventors: 高波
Original assignee: Applied Nanotechnologies Inc
Current assignee: Nuray Technology Co ltd
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2023-07-02
Also published as: TW200402081A; US7294248B2; JP4242832B2; TWI290725B; US20040108298A1; AU2003281237A1; JP2006515706A; WO2004005193A2; AU2003281237A8; WO2004005193A3; CN1998061B

Abstract

一种形成电子发射极的方法，包括步骤：(i)形成一种含毫微结构的材料；(ii)形成一种含毫微结构材料和一种基质材料的混合物；(iii)通过电泳淀积方法在基片至少一个表面的至少部分上淀积一层该混合物；(iv)烧结或熔化该层从而形成一种复合材料；和(v)用电化学方法蚀刻该复合材料，除去其表面上的基质材料，从而暴露含毫微结构的材料。

Description

毫微结构复合材料场致发射阴极的制造和激活方法

本申请根据U.S.C.119，对2002年7月3日提交的标题为“碳毫微管/金属复合材料组成的场致发射阴极的制造和激活方法”的美国专利临时申请No.60/393,097要求优先权，其整个内容在此引以参考。

技术领域

本发明涉及对形成插入了含毫微结构材料的场致发射结构和器件的改良技术，以及提高其性能的处理。本发明也涉及相关的结构与器件。

背景技术

以下描述各种构造和技术。但是，这里所描述的没有什麽应说成是已有技术承认的。相反，申请人按照可适用法律规定，特意适当保留了对这里所述各项还未成为已有技术论证的权利。

采用术语″毫微(纳)结构(nanostructure)″材料，是根据本领域熟悉的那些指明包括纳(毫微)微粒的材料，诸如C₆₀fullerenes、fullerene型同心石墨微粒、金属、化合物半导体诸如CdSe、InP；毫微丝/毫微杆诸如Si、Ge、SiO_x、GeO_x，或由单一或多种元素如碳、B_xN_y、C_xB_yN_z、MOS₂和WS₂组成的毫微管。毫微结构材料共同特征之一是它们的基本结构单元。单一纳(毫微)微粒或碳毫微管至少一个方向的尺寸小于500纳米。这些类型的材料已表明在许多应用和处理中具有某些意义加深的特性。

毫微结构，诸如碳毫微管，已知由于其独特的几何形状、极高的机械强度和良好的化学及热稳定性，而成为电子领域优异的发射极。试验表明，对于电子发射(～1-2V/μm)，其阈场低并能在很高电流密度下进行发射。

但是，由于材料问题，诸如薄膜均匀性不良、碳毫微管与基片间的粘着性差和导电率不足，通过含碳毫微管大结构与器件，没有获得高稳定的放射电流，限制了其实际利用。

在现有所有合成碳毫微管的技术中，激光烧蚀(laserablation)和弧光放电方法构成的碳毫微管，其结构完美性水平高，因而是其中电子场致发射特性最好的。但是，由其制成的材料为多孔薄膜型或粉末型的，不易插至场致发射器件中，诸如阴极不能不经进一步处理而直接用于器件上。尽管化学气相淀积(CVD)方法可使碳毫微管直接生长在基片上，但它们要求很高的温度(600-1000℃)和活性环境。此外，CVD生长的碳毫微管一般没有同样水平的完美结构，结果其发射特性不同于由激光烧蚀或弧光放电法制成的毫微管。为充分利用碳毫微管优异的电子场致发射特性，尤其利用由激光烧蚀和弧光放电法制成的单壁碳毫微管，已发展了某些淀积技术。

此外，在由激光烧蚀和弧光放电法形成的粉末或煤烟(soot)中所含毫微管都是随机定向的。但是，当用于作为电子发射源时，使毫微管梢定向于同一方向有利，如朝向一共同发射靶。因此，出现了毫微管缺少常规定向和造成了场致发射器件其利用的另外困难。

含毫微结构的材料、器件和技术的代表性披露包括如下的。

美国专利No.------(申请序号No.09/296,572，标题为″包括碳毫微管场致发射极结构的器件和形成该器件的方法″)，披露了一种碳毫微管基的电子发射极结构，对其披露在此整体引以参考。

美国专利No------(申请序号No.09/351,537，标题为″包括薄膜碳毫微管电子场致发射极结构的器件″)，披露了一种高发射电流密度的碳毫微管场致发射极结构，对其披露在此整体引以参考。

美国专利6,553,096，标题为″利用电子场致发射阴极的X射线形成机理″，披露了一种插入了由至少部分含毫微结构材料形成的阴极的X射线产生器件，其披露整体在此引以参考。

美国专利申请公告US No.2002/0094064，标题为″大面积单独可编址的多束X射线体系和其形成方法″，披露了用于产生X-射线的结构和技术，包括多稳态和单独电学可编址的场致发射电子源，对其披露整体在此引以参考。

美国专利No.------(申请序号No.10/358,160，标题为″用于控制电子束电流的方法和设备″)，披露了一种X射线产生器件，可通过压电、热或光学方法独立控制电子发射电流，其披露整体在此引以参考。

美国专利申请公告US No.2002/0140336，标题为″增强电子发射和点燃特征的涂层电极″)，披露了一种插入了含毫微结构材料的涂层电极结构，其披露整体在此引以参考。

美国专利No.------(申请序号No.10/448,144)，标题为″用于真空和气体电子学的毫微材料基的电子场致发射阴极″，披露了插入至少部分基于含毫微结构材料的场致发射阴极的电子学，其披露整体在此引以参考。

美国专利US 6,385,292，标题为″固态CT体系和方法″，披露了一种包括由多可编址元素形成的阴极的X射线源，其披露整体在此引以参考。

2003年6月19日登记的美国专利No.------(申请序号10/464,440)，标题为″改良电极及相关器件和方法″，披露了一种包括插入了被嵌在基质材料中的含毫微结构材料的阴极的器件，其披露整体在此引以参考。

因此，需要有一些方法能够容易地把由弧光放电、激光烧蚀技术等形成的碳毫微管或其它含毫微结构材料插入粘着坚固的场致发射器件中，同时构成良好导电率和大量朝发射方向突出的毫微管。

发明综述

本发明提供用于包括含毫微结构复合材料的场致发射器件，诸如阴极的制造和激活方法。使含毫微结构材料与其它微粒材料，诸如(1)包括金属或合金的导电材料或(2)包括金属氧化物或盐的非导电材料相混合。将此混合物，(1)涂在支承结构表面上或，(2)挤压、烧结或熔化成致密独立体。此涂层可以是均匀的或有预定结构图案的。将此独立体处理成所需的几何形状。

可以进一步处理此涂层或独立体，以改善电子发射特征。这种改善电子场致发射特性的方法之一是对表面进行电化学蚀刻。可采用高频脉冲进一步调校碳毫微管突出于复合表面。

如上所述形成的涂层，在含毫微结构材料和基片之间构成了比薄碳毫微管薄膜更好的粘着性和导电性。

按照这种理解，本发明提供一种形成电子发射极的方法，包括步骤：(i)形成含毫微结构的材料；(ii)形成一种含毫微结构材料和基质材料的混合物；(iii)通过电泳淀积，在基片至少一个表面的至少部分上淀积一层该混合物；(iv)烧结或熔化该层，从而形成一种复合材料；和(v)用电化学方法蚀刻该复合材料，以除去其表面上的基质材料，从而暴露含毫微结构的材料。

附图简要描述

图1A和1B是按照本发明基质-毫微管复合材料的示意图。

图2A-2C是按照本发明蚀刻方法的示意图。

图3A-3D是按照本发明用于形成有一阵列基质-毫微管复合材料结构的基片(如阴极)的技术的示意图。

图4A-4E是按照本发明形成用于场致发射的一阵列细微焦斑(focalspots)的基片(如阴极)的另一种技术示意图。

图5A-5C是按照本发明构成用于场致发射的细微焦斑的基片(如阴极)的另一种技术示意图。

图6A-6E是按照本发明用于形成三极管场致发射结构的一种技术示意图。

发明详述

现参考附图描述按照本发明的示范结构和技术。

一般，按照本发明原理实行的方法，可以包括某些或所有以下步骤的组合：(1)通过适当技术如弧光放电或激光烧蚀，形成一种含粗毫微结构的原材料；(2)形成一种含毫微结构材料和基质材料的混合物；(3)涂布此混合物至支承面或基片上，或把此混合物形成至独立体中；(4)挤压此混合物以改善表面均匀性及/或平坦度；(5)烧结或熔化此混合物；(6)抛光和清洗此烧结后的混合物；(7)蚀刻此烧结后的混合物，以除去基质材料和暴露毫微结构材料；(8)清洗此蚀刻后的混合物；9)锻烧此蚀刻后的混合物；和(10)调校该蚀刻步骤所暴露的毫微结构材料。

这种处理用预形成的含毫微结构原材料开始，优选用一种高纵横比或含毫微管的材料诸如含碳毫微管材料开始。这种原材料可以包括至少一种单壁(single-walled)碳毫微管、多壁(multi-walled)碳毫微管、硅、氧化硅、锗、氧化锗、碳氮化物、硼、氮化硼、二硫属化物(dichalcogenide)、银、金、铁、氧化钛、氧化gallanium，铟磷化物、或磁性微粒诸如封闭在毫微结构内的Fe、Co、和Ni。按照一组优选实施方案，这种含碳毫微管的原材料包括单壁碳毫微管。可以通过任何适用技术，诸如上述弧光放电和激光烧蚀方法，形成这种碳毫微管。

本发明也考虑到，可以采用原材料组成为B_xC_yN_z(B＝硼、C＝碳和N＝氮)的毫微管结构型，或组成为MS₂(M＝钨、钼或氧化钒)的毫微管或同心fullerene结构。这些原材料可通过任何适用技术诸如上述放电技术形成。

这种含毫微结构的原材料能够经受提纯。可预见有许多用于提纯这种原材料的技术。例如，可在诸如过氧化物(H₂O₂)和水的组合的适宜溶剂中，通过回流提纯这种原材料，H₂O₂浓度为1-40体积％，优选约20体积％的H₂O₂，随后在CS₂，并接着在甲醇中清洗，然后加以过滤。按照一种示范技术，对该介质中每1-10毫克的毫微管引入约10-100毫升的过氧化物到该介质中，在20-100℃温度下进行回流反应(见如US 6,553,096)。

按照另一种技术，将含毫微结构原材料放入适宜液体介质中，诸如酸性介质、有机溶剂或醇优选甲醇中。利用大功率的超声波蜂音器，保持该原材料在液体介质内的悬浮体系几个小时，同时使该悬浮体系通过一种微孔薄膜。在另一实施方案中，可以在200-700℃温度下用空气或在氧环境中通过氧化提纯该原材料。该原材料中的杂质以比毫微管更快的速率被氧化。

在又另一实施方案中，可以通过液相色谱分离毫微结构/毫微管与杂质的方法，提纯该原材料。

也可以使毫微结构或毫微管受到缩短其长度的缩短处理。例如，可将其置于强酸中的方法缩短碳毫微管。另外，可通过机械碾磨技术如球磨，截断或缩短毫微管。

对这种提纯后的原材料，不管其是否经过上述缩短处理，也可任选地使之在适宜温度如100-1200℃下进行锻烧(annealed)。按照一组优选实施方案，此锻烧温度是100-600℃。锻烧此材料一段适宜的时间诸如约1-60分钟。按照一组优选实施方案，锻烧该材料约1小时。对此材料在真空约10^-2乇或在甚至更高真空压力下进行锻烧。按照一组优选实施方案，此真空为约5x10^-7乇。

然后，将此毫微结构或毫微管材料与基质材料合并一起，形成其混合物。此基质材料可以包括能用电化学方法进行蚀刻的导电微粒，诸如金属、合金或混合物。具体的实例包括：Fe、Mg、Cu、Co、Ni、Zn、Cr、Al、Au、Ag、Sn、Pb、W和Ti、或其混合物。

另外，此基质材料可包括那些在高温下分解的金属盐或氧化物，以提供能被电化学蚀刻的金属。具体实例包括：Fe₂O₃，、TiO₂，MgO，和CaO，或其混合物。

按照一种适用技术，合并此毫微结构或毫微管材料和该基质材料。例如，可在适宜溶剂诸如醇或水中，碾磨或研磨此毫微结构或毫微管材料，对其加入基质材料，并使之碾磨或研磨一起，以获得其淤浆或悬浮型的均匀混合物。通过对其施加超声能，可改善该淤浆或悬浮体系的均匀性。

这种悬浮体系可用于形成独立体110，如图1A说明，它包括随机定向的毫微结构或毫微管112及基质114。任选地是，可将此淤浆或悬浮体系干燥成为一种粉末型，然后可将其挤压或不然对其处理，以使之构成适宜的形状。

另外，可按照适用技术，将此淤浆涂布至支承面或基片上。这种基片可由任何适宜导电材料诸如金属、合金、石墨、掺杂硅制成。另外，这种基片可通过涂有导电层诸如铟-氧化锡玻璃、或具有淀积金属层的玻璃或硅晶片的非导电材料构成。

涂布这种淤浆或悬浮体系的适合技术包括悬浮或溶液铸塑、喷雾、旋涂、网目印刷、或电泳淀积(EPD)。按图1B中说明，形成涂层体120，它包括被嵌在基质124内的随机定向的毫微结构或毫微管122，从而形成一层涂在支承面或基片126上的涂层。

存在于此混合物中的毫微结构或毫微管材料及基质材料的比例可以变化。按照一组示范实施方案，该混合物可包括10重量％毫微管及90重量％基质材料。

按照一组优选实施方案，该混合物是通过EPD法淀积在支承面或基片上的。可采用任何适宜的EPD方法。对于示范技术的细节，参见如美国专利申请，其序号No.60/431,719，即现在为US-----，其内容在此整体引以参考。

一般地，这样一种技术包括形成此混合物的悬浮体系，如以上所讨论的。此悬浮体系中所含该混合物的浓度可以变化。例如，此悬浮体系每1毫升的液体介质可含0.4克的毫微结构或毫微管/基质材料。

任选的是，对此悬浮体系加入一个加载剂(charger)，以促进电泳淀积。可能的加载剂包括MgCl₂、Mg(NO₃)₂、La(NO₃)₃、Y(NO₃)₃、AlCl₃及氢氧化钠。可添加任何适宜量。按相对于悬浮体系中所含毫微结构或毫微管/基质材料混合物测定量计，其数量小于1％，最多50％的范围是可行的。按照一组优选实施方案，此悬浮体系可含加载剂在10％以下。

然后，把许多电极引入至悬浮体系中。按照一组优选实施方案，采用二个电极。一个电极包括其上待淀积混合物的目标物。预期是任何适宜的目标物或基片材料，只要它具有所需大小的导电率。按照一组优选实施方案，此目标物是金属或掺杂硅。

对电极施加交流电流或直流电流，从而构成电极间的电场。这样促使悬浮体系中混合物微粒迁移向并附着于基片电极。

电泳淀积可以在高温或室温下进行。按照一组优选实施方案，上述电泳淀积是在高温下完成的。预计大约为40-60℃的高温。

EPD(电泳淀积)可以随施加的直流电流或交流电流而完成。例如，当施加直流电流时，可以通过选择加载剂材料，控制毫微结构材料所迁移向的具体电极(即阳极或阴极)。例如，采用负加载剂，诸如氢氧化钠(NaOH)，给予毫微结构材料一个负电荷，从而对毫微结构材料产生一种向正极(阴极)迁移的倾向。反之，当采用正加载剂材料时，诸如MgCl₂，则对毫微结构材料给予一个正电荷，从而对毫微结构材料产生一种向阴极(阳极)迁移的倾向。

当采用交流电场时，可通过选择交变电流频率、液体介电常数，对照毫微结构材料、场浓度及电极几何形状，控制毫微结构材料所迁移向的具体电极。

图2A示意地说明这样一种EPD方法结构，此结构也适用于电化学蚀刻这种混合物，如以后将描述的那样。一般地，如图2A说明，结构200包括一个有正及负极接线端(terminals)的电源210。这些接线端连接在一对电极212及214上。这些电极被沉浸在液体介质216中。对于EPD方法，第一电极包括其上待淀积混合物220涂层的基片218。液体介质216含这种混合物的微粒，及任选一种加载剂及/或其它另外的组分。通过电极间产生的电场使这些微粒极化，使之倾向于推动它们朝向基片212电极和使它们自身附着于其表面。可通过适宜掩模(masking)技术，控制其上淀积该混合物的基片电极212的面积，从而使可能淀积成均匀图案的涂层。

当通过EPD技术形成涂层时，本发明方法可任选包括一个在平坦表面上对淀积涂层，如玻璃纤维或金属板进行挤压的步骤，从而改善表面的平滑及均匀性。

然后，烧结此涂层或独立体，以加固毫微结构或毫微管/基质复合材料。此烧结步骤可以例如在300-1200℃下5×10^-7乇真空中，进行最多3小时(时间)。

当为独立体型时，对此烧结体可任选切断或抛光，和清洗，以构成表面光滑的烧结体，或构成更多个光滑表面。

然后，优选蚀刻按上述方法形成的独立体或涂后基片，以除去该独立体或涂层至少一个表面至少部分的基质材料层。

此蚀刻可按照任何适用技术实行。但优选的是，此蚀刻应通过电化学技术完成的。电化学蚀刻优选于其它诸如酸蚀等技术，因为：(i)通过控制电源产生的电流，可易于控制蚀刻速率，蚀刻时间；(ii)电化学蚀刻对被蚀刻材料和不应被蚀刻的材料，可构成较高的选择性；及(iii)电化学蚀刻步骤可易于集成进入也包括EPD的工艺中，因为对此二步骤其基本设备设置是同样的。实际上，与现有技术相比，按照本发明结合EPD及电化学蚀刻的方法，使此过程具有某种协同作用，而能使控制更好、方便并提高效率。

本发明中所用电化学蚀刻的基本构思类似于电镀法中所用的构思。如图2所示，涂后基片构成了电源210的阴极212。另一导电板214，优选为不锈钢或碳电极，连接电源210的负极。此二电极212、214被沉浸在电化学浴液216中。

液体介质或浴液216可以是内含待蚀刻材料元素，即基质材料元素的酸、碱或盐的含水或非水溶液。原则上，用于电化镀金属或合金的浴液均可用于用电化方法蚀刻金属或合金。例如，只要此涂层220包括铁/碳毫微管复合材料，镀Fe所用电化学浴液216可用于蚀刻Fe/耐碳毫微管复合涂层220除去Fe层。在电化学蚀刻过程中，铁/碳毫微管复合材料中Fe原子在正极212处获得氧化而溶解于镀浴液216中，并在负极214处淀积出同样数量的Fe原子以达到电中性。此碳材料在电化学反应过程中是很稳定的，所以它们一般均经受得住此刻蚀过程。

此蚀刻步骤可以在室温下或高温下实行。按照一组选实施方案，此电化学蚀刻步骤在大约30-90℃高温下完成。

例如，如果此基质材料是Fe，此蚀刻浴液可以是浓度为240g/L的硫酸亚铁水溶液(FeSO₄)。优选地是，蚀刻浴液pH值在2.8-3.5之间，浴液温度在32-66℃之间。电流密度优选在20-40安培/平方英尺之间，电压在1-20伏特之间。

图2B及2C分别示意说明蚀刻220′之前涂后的基片和蚀刻220″之后涂后的基片。如图2C说明的那样，此蚀刻步骤暴露了涂后基片上所需发射表面的许多毫微结构或毫微管221。

电化学蚀刻之后，任选用去离子水和醇，充分清洗这种(些)结构。然后任选在动态真空条件下锻烧它们，以除去在处理过程中引入至该结构中的水分和溶剂。适宜示范锻烧条件包括在850℃及5×10^-7乇下锻烧1.5小时。

可以以促进调校毫微结构或毫微管电子发射方向的方式，进一步处理该涂后基片或独立体。很多技术都是可行的。按照一示范实施方案，可使该涂后后的基片或独立体受到高频电压脉冲处理。其脉冲电压从几伏特到几千个伏特，这取决于阴极和阳极间的距离。其频率由几千赫兹到兆赫兹的范围。优选地是几兆赫。处理时间可以长达几小时，但优选只要几分钟。此调校步骤可以在该过程中进行至任何适宜时间，优选在蚀刻暴露毫微结构或毫微管之后，和在为电子发射激励涂后基片或独立体之前进行。

在实行如上所述方法的基本框架内，进行很多改进和外推是有可能的。现描述按照上述本发明原理施行另外的示范非限制性方法于下。

也可以通过上述方法制造场致发射阴极，使之具有细微象素尺寸或发射象素的基质。如图3A-3D所示，可以通过刮刀或类似器具、旋涂、栅网印刷或电泳的方法，将金属/碳毫微管糊剂320淀积在蜂窝式(waffled)基片310上。在适当条件下烧结或熔化所涂糊剂，从而提供少量毫微管-金属复合材料330的淀积物。抛光并用醇充分清洗涂后基片的顶面340。如图3C所示，使此金属/碳毫微管复合材料限制在空腔312内。然后，优选采用上述电化学技术蚀刻和清洗此结构，以使这些区域暴露出碳毫微管发射极350(图3D)。暴露的毫微管也可受到如上讨论的调校处理(alignmenttreatment)。

也可以采用光刻技术，制造同样的结构，如图4A-4E所示。将光致抗蚀剂层420淀积在金属碳毫微管复合球粒或薄膜410上。显影之后，形成有网孔区440图案的结构430。在由网孔440使之暴露于浴液的这些蚀刻区域，用电化学方法蚀刻颗粒或薄膜410。因此，使碳毫微管发射极450暴露出来。此暴露的毫微管也可受到如上讨论的调校处理。剥去此光敏电阻层430，形成图案化的阴极460。因为光刻技术可构成微细特征的图案，故可通过上述方法容易地制成如图4E所示的具有极细微焦斑的阴极。

也可采用如图5A-5C所示方法之一，制造带有细微焦斑或细微焦斑阵列的场致发射阴极。基片包括带有空穴512的盘510，和带有空穴516的锥体。按照上述技术将金属/碳毫微管糊剂520充填入空穴516中，如图5B所示。优选，在高温下真空锻烧充填后的空穴，从而形成毫微管金属复合材料530的淀积物。然后，用电化学方法蚀刻此复合材料530的表面，以保证大量碳毫微管540从图5C所示的金属基质中暴露出来。任选，使此暴露的毫微管受到先前所述调校步骤的处理。如有必要，抛光和进一步清洁其正面550，以使发射材料仅处于空穴中。也可以将此金属/碳毫微管糊剂从如图5A大箭头所示的背面充填进此结构中。可以在充填之前，用Para胶膜或其它薄膜覆盖正面550和侧面560。在充填后，可以剥离它们，使仅空穴516区域正(发射)表面具有发射材料。

也可以用光刻技术制造三极管场致发射结构，如图6A-6E所示。将介电层620淀积在碳毫微管/金属复合材料薄膜或体610上。将导电层630淀积在介电层620上。将光致抗蚀剂层640淀积在导电层630上并使之暴露和显影。可以采用常规光刻技术制造带有如图6B-6E所示网孔650的构图结构。可以采用电化学蚀刻的方法，蚀刻除去此毫微管/金属复合材料层610，从而暴露其表面上的毫微管发射极660(图6D)。可以任选使此暴露的毫微管660受到调校步骤处理。除去残留的光致抗蚀剂层。所得三极管场致发射阴极670示于图6E中。

上述技术可用于形成用于许多不同器件的电子发射极，诸如用于平板显示器、微波真空管、便携式X线机器件、气体放电管等等。

尽管参考上述实施方案对本发明进行了描述，但对于本领域一般技术人员来说，某些改进和变易将是明显的。因此，本发明仅受此后所附权利要求项范围和精神的限制。

Claims

1.一种形成电子发射极的方法，此方法包括步骤：

(i)形成一种含毫微结构的材料；

(ii)形成一种包括含毫微结构材料和一种基质材料的混合物；

(iii)通过电泳淀积方法在基片至少一个表面的至少部分上淀积一层该混合物；

(iv)烧结或熔化该混合物层从而形成一种复合材料；和

(v)电化学蚀刻该复合材料，除去其表面上的基质材料，从而暴露含毫微结构的材料。

2.按照权利要求1的方法，还包括步骤：

在步骤(iii)后挤压该层，从而改善该层表面光洁度。

3.按照权利要求2的方法，还包括步骤：

抛光和清洗在步骤(iv)后的复合材料的表面。

4.按照权利要求3的方法，还包括步骤：

清洗在步骤(v)之后的复合材料。

5.按照权利要求4的方法，还包括步骤：

锻烧在步骤(v)后的复合材料。

6.按照权利要求5的方法，还包括步骤：

调校至少部分暴露的毫微结构材料。

7.按照权利要求1的方法，其中步骤(i)包括通过激光烧蚀或弧光放电技术形成该含毫微结构的材料，该含毫微结构材料包括单壁的碳毫微管。

8.按照权利要求1的方法，还包括在步骤(ii)之前提纯该含毫微结构材料的步骤。

9.按照权利要求1的方法，其中含毫微结构的材料包括毫微管，该方法还包括在步骤(ii)之前缩短该毫微管长度的步骤。

10.按照权利要求9的方法，其通过暴露于酸中或用研磨的方法缩短所述毫微管。

11.按照权利要求1的方法，其中该基质材料包括：Fe、Mg、Cu、Co、Ni、Zn、Cr、Al、Au、Ag、Sn、Pb、W、Ti、或其混合物。

12.按照权利要求1的方法，其中在步骤(ii)添加的基质材料包括：Fe₂O₃、TiO₂、MgO、CaO；或其混合物。

13.按照权利要求1的方法，其中步骤(ii)包括研磨该含毫微结构材料和基质材料，从而形成一种混合物。

14.按照权利要求1的方法，其中步骤(ii)包括形成一种含毫微结构材料和基质材料的悬浮体系。

15.按照权利要求1的方法，其中基片包括：金属、合金、掺杂硅、石墨、或涂有一层铟-锡-氧化物玻璃或金属层的非导电材料。

16.按照权利要求1的方法，其中步骤(ii)还包括形成该混合物的一种悬浮体系，对该悬浮体系添加加载剂(charger)，把基片和反电极插入该悬浮体系中，使基片和反电极与电源连接，并对该基片和反电极施加电流，从而促使该混合物极化，使该混合物向该基片的裸露表面迁移并附着于其上。

17.按照权利要求16的方法，其中步骤(iii)还包括掩模至少部分基片，从而在悬浮体系中屏蔽该部分。

18.按照权利要求1的方法，其中步骤(iii)在温度20-50℃下进行。

19.按照权利要求1的方法，其中步骤(iv)在温度300-1200℃下进行。

20.按照权利要求1的方法，其中基片的至少一个表面包括有许多空腔的蜂窝式表面(waffled surface)。

21.按照权利要求1的方法，还包括步骤：对该基片至少一个表面涂布一层光致抗蚀剂层，并在步骤(iii)之前以形成其中网孔图案的方式显影该光致抗蚀剂层，从而网孔暴露了在步骤(iii)的混合物中基片至少一个表面上的选择部位。

22.按照权利要求21的方法，还包括步骤：

除去在步骤(iii)后的基片的至少一个表面上的光致抗蚀剂材料。

23.按照权利要求1的方法，其中该基片包括一个盘和一个锥体，它们每一个上都带有形成用于接收所述混合物的空穴。

24.按照权利要求1的方法，在步骤(iii)之前还包括步骤：

在基片至少一个表面上淀积一层介电层；

在该介电层上淀积一层导电层；

在该导电层上淀积一层光致抗蚀剂层；

以形成其中网孔图案的方式显影该光致抗蚀剂层；和

除去通过网孔图案所暴露的部分介电层和导电层。

25.按照权利要求24的方法，还包括步骤：

除去在步骤(iii)后的该光致抗蚀剂材料。