专利名称：一种栅控碳纳米管/碳纤维场发射阵列阴极及其制作方法
技术领域：
本发明属于真空微电子领域，特别涉及到一种栅控碳纳米管/碳纤微场发射阵列阴极以及它的制作方法。
所述生长直立碳纳米管的工序中，采用的是化学气相沉积方法，也可用热解法，反应室内通入甲烷与氢气，二者含量比为CH4/H2＝1∶3到1∶10，反应室温度600℃-850℃，使用的直流电压为200V-1000V，时间为1-30分钟；室内通入的气体也可以是乙炔和氨气，其含量比为C2H2/NH3＝1∶3到1∶10，其他条件不变。
本发明的有益效果是，该阴极发射稳定，由于碳纳米管的化学稳定性比金属好，受工作环境影响小，同时阈值电压低，而且碳纳米管的制造工艺和设备都比较简单，故生产成本可大幅度下降。
权利要求
1.一种栅控碳纳米管/碳纤维场发射阵列阴极，包括一块作为阴极的导电基板，基板上沉积有绝缘层，其特征在于，在所述绝缘层上面具有一层金属导电层，层面上，穿过绝缘层形成阵列圆孔型控制栅，在圆孔中心催化剂所处的位置点上生长出直立的碳纳米管，一直到达金属导电层中心的高度。
2.按照权利要求1所述的阵列阴极，其特征在于，所述导电基板，可以是硅片、金属基板、沉积有导电层的玻璃、其他绝缘材料。
3.所述的沉积层绝缘材料，指的是SiO2、Si3N4、Al2O3，在其面上再沉积的金属导电层可以是Mo、Cu、Cr、Ni、Ti。
4.一种栅控碳纳米管/碳纤维场发射阵列阴极的制作方法按照以下操作步骤进行A.在导电基板上沉积一层绝缘层，厚度在0.3μm-30μm之间；B.在绝缘层上，沉积一层金属导电层，厚度在0.1μm-0.5μm之间；C.利用光刻工艺在金属膜上刻出孔阵列，孔径0.3μm-30μm，中心距离3μm-100μm；D.透过金属膜孔腐蚀绝缘层，形成孔阵列；E.在孔阵列表面倾角沉积牺牲层Al、Cu，与基板平面倾斜成5-45度，基板旋转将孔缩小至0.05μm-1.0μm；F.透过圆孔，在基板上垂直沉积生长碳纳米管或碳纤维的催化剂Ni、Fe、Co，厚度0.5nm-200nm，并用腐蚀方法剥离牺牲层；G.利用化学气相沉积方法，也可用热解法，在蒸发获得的催化剂所在的位置处生长出直立的碳纳米管/碳纤维。
5.按照权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述生长直立碳纳米管的工序中，采用的是化学气相沉积方法，也可用热解法，反应室内通入甲烷与氢气，二者含量比为CH4/H2＝1∶3到1∶10，反应室温度600℃-850℃，使用的直流电压为200V-1000V，时间为1-30分钟；室内通入的气体也可以是乙炔和氨气，其含量比为C2H2/NH3＝1∶3到1∶10，其他条件不变。
全文摘要
一种栅控碳纳米管/碳纤微场发射阵列阴极及其制作方法属于真空微电子领域，包括一块导电基板，基板上沉积有绝缘层，绝缘层上具有一层金属导电层，层面上，穿过绝缘层形成阵列圆孔型控制栅，在圆孔中心基板面上催化剂所处的位置点上生长出直立的碳纳米管/碳纤维，一直到达金属导电层中心高度；其制作方法，按七个流程步骤顺序进行，该方法所制阴极发射稳定，由于碳纳米管的化学稳定性比金属好，受工作环境影响小，同时域值电压低，而且碳纳米管的制造工艺和设备都比较简单，故生产成本可大幅度下降。
文档编号H01J1/30GK1417829SQ02159948
公开日2003年5月14日 申请日期2002年12月30日 优先权日2002年12月30日
发明者丁明清, 李兴辉, 白国栋, 张甫权, 廖复疆, 陈银杏, 杨金生 申请人:中国电子科技集团公司第十二研究所