采用改进的碳纳米管的场发射器件的制作方法

专利名称：采用改进的碳纳米管的场发射器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用碳纳米管的场发射阴极。
背景技术：
场发射器件是利用电子运动的器件。典型的场发射器件包括至少一个阴极、若干个发射极尖以及与此阴极分开的阳极。于此阴极和阳极间施加电压导致从发射极尖发射电子。这些电子沿着从阴极到阳极的方向行进。
场发射器件有着广泛的应用，包括但不限于微波真空管器件、功率放大器、离子枪、高能加速器、自由电子激光器、电子显微镜，特别是平板显示器。平板显示器可用来取代常规的阴极射线管。因此，它们也应用于电视和计算机监视器。
常规的发射极尖是由金属例如钼或是半导体例如硅制成。金属发射极尖的问题是发射时要求的控制电压较高，约100V。此外，这些尖缺乏均匀性而在像素间导致不均匀的电流密度。
最近，碳材料也被用作发射极尖。金刚石在其氢端接面上则具有负的或低的电子亲合性。但是金刚石尖在加大的发射电流下具有石墨化的倾向，尤其是在约30mA/cm2的电流密度下更为如此。碳纳米管也称作为碳原纤维，是发射极尖工艺的最新发展。尽管于场发射工艺中在将碳纳米管用作发射极尖的领域中已做了大量工作，但仍需要有显著的改进，特别是在三个领域中，这三个领域是降低工作电压、加大发射电流和增多发射点。
降低工作电压便易于发射电子，也延长了发射极尖的寿命。加大发射电流和增多发射点便提高了亮度。
发明概述本发明的一个目的在于提供包括以碳纳米管为发射极的改进的场发射阴极，它在降低了的工作电压下运转，增大了发射电流和增多了发射点。
本发明的另一目的在于提供改进了的场发射阴极，其中发射极包括有处理的碳纳米管。
本发明的又一目的在于提供通过以含有处理时和未处理的碳纳米管的墨水对基片进行丝网或喷墨印刷来制造改进的场发射阴极的方法。
本发明的再一目的在于提供特性有所改进的如降低了工作电压、提高了发射电流和增多了发射点的改进了的场发射显示器件。
本发明涉及的场发射阴极包括碳纳米管，而此种碳纳米管已进行过能量、化学、等离子体或机械等的处理。此碳纳米管可以形成阴极或可以淀积于基片上来形成阴极。
本发明还涉及到包括阳极与业已经过上述这种处理的阴极的场发射器件。
上述场发射器件的一种实施形式包括基片、位于此基片上的多孔顶层与位于此顶层上的催化剂物质，而所述阴极包括成束的经过上述处理的碳纳米管。
本发明还包括各种场发射显示器件。在其一种实施形式中，场发射显示器件包括第一基片，在此第一基片上的第一金属膜；在上述第一金属膜上的导电聚合物膜，此导电聚合物膜具有的发射极尖包括经过上述处理的碳纳米管；在上述第一金属膜上的电介质膜；在所述电介质膜上的第二金属膜；隔件；由此隔件与上述第二金属膜分开的透明电极；在此透明电极一侧上的荧光材料；在上述透明电极另一侧上的第二基片；以及电源。
在另一实施形式中，此场发射显示器件包括具有经过上述处理的碳纳米管的阴极；在此阴极上的绝缘层；在此绝缘层上的栅极；与此阴极分开的阳极，此阳极包括荧光体层、阳极导电层和透明绝缘基片；以及电源。
本发明的阴极与场发射器件中所用的碳纳米管可以是单壁的或多壁的。这种碳纳米管包括大致呈圆柱形的具有以其圆柱轴线同心的一或多个石墨层的碳原纤维，实质上不存在热解淀积的碳外层，直径基本均匀且在1nm至100nm之间，而其长度对直径之比则大于5。这种碳纳米管所取的形式可以是聚集体，类似棉花团聚集体或鸟巢聚集体的形式；也可以取席垫形式或膜状形式。
能量处理可以包括以离子束、电离辐射、原子束、电子束、紫外光、微波辐射、γ射线、X射线，中子束、分子束与激光束等进行的处理。作等离子体处理时所用的等离子体则可以选自氧、氢、氨、氦、氩、水、氮、乙烯、四氟化碳、六氟化硫、全氟乙烯、氟仿、二氟二氯甲烷、溴三氟甲烷、氯三氟甲烷以及它们的混合物。化学处理则可以包括酸处理、金属蒸汽处理、化学蒸汽输运与化学吸附。
这种场发射阴极可以按下述方式形成将碳纳米管分散到液体载体中形成溶液；将此溶液输送到电泳浴中，此电泳浴中浸没有阳极与阴极；对此电泳阳极与阴极施加电压而使所述碳纳米管淀积于此阴极上；从此浴中取出所述阴极；然后对此阴极施行上述处理。


下面的附图阐明本发明的典型实施形式。
图1是应用本发明一典型实施形式的改进的碳纳米管阴极的场发射显示器件的横剖图；图2是应用本发明另一典型实施形式的改进的碳纳米管阴极的场发射显示器件的横剖图；图3是应用本发明又一典型实施形式的改进的碳纳米管阴极的场发射显示器件的横剖图；图4是应用本发明再一典型实施形式的改进的碳纳米管阴极的场发射显示器件的横剖图；图5示明用来制造碳纳米膜(电极)的一种电泳浴；图6示明用来制造碳纳米膜(电极)的另一种电泳浴；图7概示对处理的(改进的)与未处理的场发射特性之间的差别进行的测量；图8是曲线图，示明场发射器件中改进了的碳纳米管相对于未处理的碳纳米管作为电压函数的阴极电流；图9是场发射器件中改进了的碳纳米管与未处理的碳纳米管的Fowler-Norolheim曲线图；
图10示明常规的场发射极；图11示明应用离子轰击的碳纳米管的场发射器件；图12是铝基片上的碳纳米管的扫描电子显微镜(SEM)图；图13示明碳纳米管垫；图14以作为电场函数的电流密度的曲线图形式示明电泳淀积的碳纳米管、丝网印刷的碳纳米管与碳纳米管垫的电子发射特性；图15是电泳淀积的碳纳米管、丝网印刷的碳纳米管与碳纳米管垫的一列电子发射图案的照片；图16是喷墨印刷碳纳米管的发射特性的一列曲线图；图17是根据试样喷墨印刷碳纳米管的电子发射图案的一列照片。
图18是根据试样262-67-01制的几个喷墨印刷碳纳米管阴极的照片。
图19是根据试样262-67-02制的几个喷墨印刷碳纳米管阴极的照片。
图20是根据试样262-67-04制的几个喷墨印刷碳纳米管阴极的照片。
图21是根据试样262-68-01制的几个喷墨印刷碳纳米管阴极的照片。
发明详述所有参照的专利、专利申请与出版物其内容均结合于此供参考。
定义“聚集体”，指纳米管的显微粒状结构。
“组合体”，指这样的纳米管结构，在此组合体内沿至少一维轴线具有比较均匀或基本均匀的物理性质，而最好在此组合体内于一或多个平面内具有比较均匀或基本均匀的物理性质，亦即在这样的平面内具有各向同性的物理性质。此种组合体可以包括均匀分散的各个相互连接的纳米管或成团连接的纳米管聚集体。在其他实施形式中，整个组合体相对于一或多个它的物理性质是比较或基本上是各向同性的。
“碳原纤维基墨水”，指的是一种导电组合物，其中的导电填料是碳原纤维。
“石墨”碳，是碳的一种形式，它的每个碳原子各链接到三个其他的碳原子成为基本平面的层，形成六角形稠环。这样的平面层是薄片，在其直径上只具有几个环；或是带，在其长度上有许多环而于其宽度上只有几个环。
“石墨相似体”，指包括在石墨表面内的一种结构。
“石墨层”碳，它包括许多基本上相互平行且相互分开不超过3.6的层。
“纳米管”、“纳米纤维”与“原纤维”可互换使用。都指一种直径小于1μm的细长空心碳结构。“纳米管”一词还包括“平向管”与石墨层纳米纤维，其中的石墨平面按人字形取向。
“发射极尖”与“发射极”这两个词是可互换的。采用“尖”这个字并不意味着电子的发射只限于碳纳米管的尖端。这些电子可以从碳纳米管的任何部分发射。
碳纳米管碳纳米管(CNT)是直径小于500纳米的蠕虫状碳淀积物。它们以多种形式存在，已由高温碳弧工艺通过将各种含碳气体于金属表面上催化分解而制备成，在此将固体碳用作碳原料，且同时由激光蒸发石墨棒和过渡金属。Tennent的美国专利No.4663230成功地实现了生长小直径的纳米管，具有柱状的有序石墨芯和未被热解的碳污染的有序的“生成态”石墨表面。Tennent将碳纳米管描述为不具有连续的热碳外层而是有着许多大致平行于原纤维轴线的石墨外层。这样，这些纳米管就可表征为以它们的C轴即垂直于弧形石墨层的切线的轴线同它们的圆柱轴线大体垂直。纳米管的直径一般≤0.1μm而其长度对直径的比≥5。Tennent等的美国专利No.5165909与No.5171560描述了具有大致平行于原纤维轴线的石墨层且直径为3.5-75毫微米的这种纳米管。
上述石墨平面也可与原纤维轴线构成某个角度。这种结构之所以常称作为“人字形”原纤维或纳米管是由于此种石墨平面的二维投影外观。有关这种纳米管的形态及其生产方法已在Geus的美国专利No.4855091中论述到且结合于此供参考。
Tennent等的美国专利No.5691054描述了构成多壁式纳米管的组合体以及其结构，它们是由物理性质相当均匀的随机取向的碳原纤维组成。除此，这些多壁式纳米管基本上没有热解淀积的碳。
上述美国专利No.4663230、No.5165909与No.5171560公开的碳纳米管的直径可为约3.5-70nm，长度可大于直径的100倍，具有有序碳原子的许多基本上是连续层的外压和截然不同的内芯子区。仅仅出于说明目的，例如碳原纤维的典型直径范围可以约为7-25μm，而其长度的典型范围可约为1-10μm。
正如美国专利No.5110693所公开关于此所引用的两或多个单独的碳原纤维可以形成缠结的原纤维的显微聚集体。这些聚集体的尺寸可以从5nm到几个cm，仅仅出于说明目的，此显微聚集体的一种(“棉花糖型”或“CC”型)类似于缠结的原纤维芯轴或原纤维杆，其直径可从5μm到20μm而长度可为0.1μm-1000μm。同样出于说明目的，另一种原纤维聚集体(“鸟巢型”或“BN”型)则可以呈大致的球形，直径为0.1-1000μm。可以形成各种(CC和/或BN)较大的聚集体或其各种混合物。
最近已生产出具有石墨组成的单壁的碳纳米管，它们已描述于下述文献中Bethune等的美国专利No.5424054；Guo等，Chem.PhysicsLett.，2461-12(1995)；Thess等，Science，273483-487(1996)；Journet等，Nature 388(1977)756；Vigolo等，Science 290(2000)1331。它们还公开了结合于此供参考的，题为“单壁式碳纳米管索”的美国专利申请No.08/687665中。
生产单壁式纳米管产品的另一些方法已描述于PCT申请No.PCT/US 99/25702和PCT申请No.PCT US 98/16071中，它们的内容已结合于此供参考。
单壁式纳米管已有多种应用。这样的管结构赋予了优越的强度、小重量、稳定性、挠性、导热性、大的表面积与许多同样优越的电子性质。它们可以用作纤维增强复合结构或混合的复合结构的增强件，而这里的所谓复合结构是指除单壁式纳米管外还含有例如连续纤维之类增强件的复合件。
这种碳纳米管可以按其制成的形式处理或也可作为淀积于适当基片上的薄膜而后处理。
含有碳纳米管的膜的制备所用的碳纳米管来自Hyperion Catalysis InternationalCombridge Mass.它们有牌号#1100和#1100 L。试样#1100 L包括的碳纳米管具有所谓的BN宏观结构，于Red Devil Shcking Ball Mill(红魔牌振动式球磨机中研磨约四小时。某些试样在球磨之前于大气回流中在1.5升的水加12g的H3PO4中经酸洗处理。这种碳纳米管在球磨之前于干燥炉中干燥。
纳米管溶液上述纳米管由周知方法分散于本次工艺中熟知的适当溶剂如惜内醇中。
基片于尺寸约为55mm×45mm×1mm的平玻璃板上蒸汽淀积铝制备铝基片。通过增添下面的蒸汽淀积粘合层可以提高铝的粘合性。可以采用介质掩模将铝基片在纳米管淀积前图案化。
这种铝基片的表面也可以预处理来增强其粘合性。此时可以用对铝板的任何已知预处理方法进行。这种碳纳米管也可以粘附到其他基片例如SiO2-In/Sb基片上。
电泳浴碳纳米管的电泳淀积是在电泳浴中进行，这种电泳浴包括有含有碳纳米管溶液的室以及用来将两个由在其间的碳纳米管分开某一距离的相对电极浸没的装置。应用在此电泳浴外部的DC电源给浸没的两个电极间加电压。阴极导线连接图案化的铝基片而阳极导线则与另一电极连接。将钽用作第二种金属。加到这两个电极上的电压可以调节至适当的电平，或可调节此电压以使两电极间有适当的电流。
可以用粘合剂增强碳纳米管对铝的结合性。这种粘合剂可以用Ag糊、碳纳米管与乙醇的混合物。或者，这种粘合剂可以是碳糊、导电金属糊或可碳化的聚合物。
碳纳米管在基片上的电泳淀积将场发射极基片装入电泳浴中。将多个阴极排设于玻璃基片上，在这些阴极上形成有孔的电介质膜，形成有孔口位于电介质膜的孔上的金属栅以暴露阴极的表面。然后通过室温下的电泳淀积，将碳纳米管均匀地淀积于所得到的基片上，通过这些孔所暴露的阴极表面上。
淀积后的热处理通过电泳淀积碳纳米管后，进行低温加热以保持碳纳米管淀积于阳极上，同时确保易于将淀积过程中进入到场发射极内的杂质除去。
例1在铝基片上制备纳米管膜参看图5，用含150ml的异丙醇(ZPA)与0.44g的酸的溶液洗涤碳纳米管。将这种溶液置于电泳浴5000中。
将图案化的铝涂层的玻璃基片5002用作电泳浴5000的一个电极。这种图案形成了像素尺寸。最小的特征尺寸可约为1μm。铝涂层的玻璃5002的尺寸约为55mm×45mm×1mm。铝图案尺寸则约为9mm×9mm。于电泳浴5000中还插入另一电极，钽(Ta)电极5004。用隔件5006分开铅镀层玻璃5002与钽电极5004。将例如40至120V间的DC电压如100V的DC电压加到这两个电极间。可以在这两个电极间观察到1.0-5mA例如3.8μA的电流。纳米管膜的制备时间可约为30-约90分，例如60分。
图6示明依据下述的英国专利申请2353138所公开的内容来制造这种膜的另一种电泳方法。首先形成碳纳米管悬浮液。这种碳纳米管粒子的长度可以为约0.1-约1μm。此悬浮液还可包括表面活化剂如本次工艺中周知的例如阴离子的，离子的，两性的或非离子的表面活化剂。适合的表面活化剂的例子包括辛混合二甲苯、磺基琥珀酸钠二-(1-乙基己酯)以及Mg(OH)2、Al(OH3)与La(OH)3的硝酸盐。
然后以声波处理此悬浮液使碳纳米管离子充电。电场强度与施加电场的时间确定着碳纳米层的厚度。强度愈大而时间愈长则生成的层也愈厚。
参考图6，将场发射极基片6030装入含有碳纳米管悬浮液6010的电泳浴6000中。电极板6020也装于电泳浴6000中，与场发射极基片6030分开。安装于电泳浴6000之外的DC电源6040的阴极与场发射极基片6030的其他阴极连接，同时将DC电源6040的阳极连接到电极板6020上。然后由DC电源6040将约1-1000V的偏压加于电极板6020与场发射极基片6030之间。
当DC电源6040将正电压施加给电极板6020时，带正离子的碳纳米管于碳纳米管悬浮液6010中迁移到并附着于场发射极基片6030的暴露的阴极上，结果在暴露的阴极的图案中形成碳纳米膜。
根据墨水、涂层或糊剂还可知道，印刷成的碳纳米管膜的厚度可以＜10μm，而由具有铟锡氧化物和磷的铟锡氧化物电极和碳纳米管阴极的间距约125μm。
电泳工艺可以应用于二极管与三极管两者。为了应用于二极管，可将所具电荷与碳纳米管粒子表面上的相反的电场施加到场发射极基片暴露的电极表面上，以于其上有选择地淀积碳纳米管。为了应用于具有栅极的三极管，将弱的正电场加到栅极上同时将正的电场加到场发射极基片的电极上，以免于栅极上淀积碳纳米粒子。特别是将电极板连接DC电源的阳极而将场发射极基片的阴极连接DC电源的阴极。由于在栅极上加有正电位，栅极便在表面上排斥碳纳米管悬浮液的正离子，而与DC电源阴极连接的场发射基片的暴露的电极则通过前述的孔吸引此悬浮液的正离子。结果，碳纳米管便只淀积于阴极的整个暴露表面上而不是在场发射极基片上。此时，碳纳米管粒子被吸引到场发射极基片上并基本上水平地或基本上平行于基片取向，这样便可让碳纳米管粒子光滑地通过上述孔迁移到阴极，这样就可淀积碳纳米管。
这种膜也可类似于欧洲专利申请EP 1020888 A1“碳墨水、电子发射器件、制造方法与电子发射元件以及图像显示器件”中公开的碳墨水来制备。
制备碳纳米管膜的另一种方法除电泳法外，其他的方法如丝网印刷也可用于形成图案。美国专利No.6270369中公开了一种丝网印刷法。除丝网印刷法外，可通过喷墨印刷将碳纳米管涂布于基片上。实现墨水印刷时是用碳纳米管基的液体介质或其中的原纤维已接近逐一特别化的墨水。这种墨水通常含有载体液体和碳纳米管，同时还可以是干燥的(即蒸发了载体流体)。
碳纳米管还可以以垫的形式淀积。这样的多孔垫所具的密度为0.10-0.40克/厘米3，通常可由过滤纳米管的悬浮液方便地形成，如美国专利No.6099965与6031711所述。氧化的纳米管易分散于水性介质内然后从中滤出。这种垫可以经过如上述两专利中讨论到的硬化或交联化步骤的处理。
碳纳米管垫阴极管在较低的施加电场下具有均匀分布的发射点并可以获得10mA/cm2之上的电流密度。
以电流密度作为电场函数的曲线图形式，于图14中比较了电泳淀积的碳纳米管、丝网印刷的碳纳米管与碳纳米管垫的行为。电泳淀积的碳纳米管、丝网印刷的碳纳米管与碳纳米管的电子发射图案的进一步比较则示明于图15中。
碳纳米管基的墨水在另一种方法中，可以配制成用于喷涂设备中的原纤维基墨水。与掩模技术相结合，喷涂原纤维基墨水对于淀积简单或复杂设计的原纤维墨水图案都能提供合适的方法。喷涂工艺可以结合或不结合掩模技术于大面积上涂布均匀涂层。喷涂设备可以适应广范围粘度与摇溶性的墨水/涂料。在石墨工艺工业与要求精细喷涂的领域中，气刷是广泛采用的一种喷布装置。
这种墨水通过模板(即掩模，带有侵蚀成的图案的膜片，等等)喷涂于基片上形成相应的图案，同时让载体流体蒸发。空气对墨水的比例以及至基片的距离可以调节，得以使气悬微粒在撞击到基片表面上之前有最佳的干燥程度。这样便可控制气悬微粒对基片的粘附性以及墨水布散的倾向。取决于墨水配方中可能包括的任何粘合剂数量，墨水干燥后的导电率便可以趋近于暴露的原纤维垫的导电率。
上述基水料的制备中，首先将氧化的原纤维置于水中，并在有需要时再添加其他组份。
可以通过印刷与浸涂来由上述墨水料形成薄的原纤维膜。用Epson带印刷机印成了文本与图案。印成的图案的表面电阻率经测量约为3.5×105Ω·cm(表1中的试样4)。图案的厚度约为几十个纳米，相当于几层原纤维。用浸涂法制备了两侧有约2.5mm原纤维涂层的纸。这种涂了层的纸测得的表面电阻率为200-300Ω·cm。此种原纤维涂层的体积电阻率约为5×10-2Ω·cm，与对独立的原纤维垫的测量结果非常近似。此外，由于原纤维表面上的官能团和与纤维素相关的官能团之间的强相互作用，原纤维膜对纸的粘合性是优越的。
表1原纤维基墨水的组成与性质组成(％)电阻率试样 V(cps)t(μm)原纤维 H2OEG SS DIOPρsur(Ω-cm) ρ(Ω-cm)12 98 — — — 0 2.5 200-3005×10-224 96 — — — 19.2 — — —32.577.520 — — 0 — — —42.577.17 20 0.03 0.3 0 — 3.5×1055×10-2碳纳米管膜的改进上述碳纳米管或膜可通过化学或机械处理改进，其表面可经处理引入官能团。可以采用的技术包括将碳纳米管暴露于电磁辐射、电离辐射、等离子体或化学试剂如氧化剂、亲电子试剂、亲核试剂、还原剂、强酸、强碱和/或它们的组合物。特别重要的是等离子体处理。
纳米管膜的等离子体处理进行等离子体处理是为了改变在此处理中与等离子体接触的碳原纤维、原纤维结构和/或其基质的表面特性，通过这种方法，处理过的原纤维料可以根据需要功能化或以其他方式改变。掌握了这些所述的原理后，内行的人就能采取和利用周知的等离子处理技术来处理这种复合材料，例如可以在适当的压力与其他条件下于合适的反应容器中进行适宜时间的处理来产生出等离子体、使之与这种复合材料接触以实现所需内容和所需程度的改进。可以利用基于氧、氢、氨、氦或其他化学活性或惰性气体的等离子体。
用来产生等离子体的其他气体例子包括氩、水、氮、乙烯、四氟化碳、六氟化硫、全氟乙烯、氟仿、二氟二氯甲烷、溴三氟甲烷、氯三氟甲烷，等等。等离子体可以由单一气体或两种或多种气体的混合物产生。最好是将复合材料暴露于多于一种等离子体之下。同样，还最好是将复合材料相继地多次暴露于复合材料之下，用来产生等离子体的条件，这种相继处理的延续时间以及这样的相继处理之间的时间也可以改变来实现复合材料的某些改变。还可以在两个相继处理之间来处理这种复合材料，例如用某种物质对此材料涂层洗涤这种材料的表面等。
复合材料由等离子体处理可以实现若干改变。例如将包括一种聚合物和在其中分散有许多碳原纤维的复合材料暴露于等离子体之下时，可以侵蚀此聚合物而将碳原纤维暴露于复合材料的表面，由此便增大了暴露的碳原纤维的表面积，使得所暴露的原纤维的表面积大于此复合材料的几何表面积。暴露于等离子体下可于原纤维或聚合物上引入化学官能团。
所进行的处理可以是对各个原纤维，也可以是对原纤维结构如聚集体、垫、硬质的多孔原纤维结构，甚至是事先已官能化的原纤维或原纤维结构。原纤维的表面改性可以由多种多样的等离子体实现，包括基于下述物质的等离子体F2、O2、NH3、He、N2与H2，其他的化学活性或惰性气体，一或多种活性的和一或多种惰性气体或是能由等离子体感生聚合的气体如甲烷、乙烷或乙炔等的其他组合形式。此外，与涉及到溶液、洗涤、蒸发等的常规的“湿”化学技术相比，等离子处理地可以以“干燥”工艺实现这种表面改性。例如能够地在气体环境下分散的原纤维上进行等离子处理。
根据以上所述的原理，内行的人能利用周知的等离子体技术实施本发明。所用的等离子体类型以及等离子体与原纤维接触的时间长短将取决于所追求的结果。例如当需要氧化原纤维的表面时则采用O2等离子体，而为了将含氮的官能团引入原纤维表面，则可采用氨等离子体。一旦掌握了上述原理，内行的人就能选择处理时间来达到所需程度的变更与官能化。
具体地说，原纤维或原纤维结构是将其放入能包含等离子体的反应容器中。等离子体的产生例如可以通过(1)将容器内所选择的气体或气体化合物的压力降低到例如100-500毫托，以及(2)将这种低压气体暴露于可导致等离子体形成的射频之下。等离子体产生出后，可使之与原纤维或原纤维结构保持接触一段预定时间，通常约为10分钟左右，但要取决于用于形成官能化的或其他表面改性的原纤维或原纤维结构有关的例如试样尺寸、反应容器的功率和/或等离子类型。表面改性可以包括为以后的官能化进行的准备。
按以上所述处理碳原纤维或碳原纤维结构形成了具有改性的表面，因而具有改变了表面特性的产品，而这是极其有利的。这方面的改性可以是原纤维或原纤维结构的官能化，如氯化、氟化等性性；或可以是表面材料易于接受继后官能化的改性，必要时可以进行其他技术的或其他化学或物理的改性。
纳米管膜的化学处理还可以采用化学处理。酸处理，特别是强酸处理，将纳米管切成段、使纳米管的端部变尖、于纳米管的表面形成缺陷而于纳米管的表面上引入官能团。酸处理过的纳米管可于水中分散，以使化学处理便于形成纳米管膜电极、官能团的绝大多数可通过热处理除去，有关处理工艺公开于美国专利No.6203814中，可以利用喇曼效应或滴定法测量酸处理的效果，可以用喇曼效应来测量除去酸处理中引入的氧基后的结构不完善度。处理的效果可以由上述专利中公开的电子自旋共振或简单的滴定法测量，也可以参看R.Khan等、ElectronDelocalization in Amorphous corbon by Ion Implantation，63PHYSICAL REVIEW B 121201-1(2001)。
于金属蒸汽处理过程中，可通过于金属蒸汽下将纳米管膜加热而将金属原子引入其中。例如业已证明可增强场发射性的Cs原子，可通过将纳米管膜置于具有Cs源保持于200℃以上(Cs在373℃时的蒸汽压力为10mm汞柱)的真空室内而引入此膜内。
可以采用化学汽相输运法。绝大部分金属在极高温度下会蒸发。这类金属例如Ga的金属离子能够通过化学汽相输运引入毫米管膜。纳米管膜置于抽真空的玻璃管内的一端而将金属粒子置于此管的另一端。还可以于其中包括化学汽相输运剂如Cl2、I2、Br2与HCl。将此管置于三区段炉中。纳米管的温度保持在低于金属的温度，以使金属离子能由输运剂输送到纳米管膜上。
在热处理之后可采用化学吸附。可以将金属原子这样地引入到纳米管膜中首先吸附纳米管膜表面上的金属化合物如金属卤化物或有机金属化合物，继之以加热，然后在惰性气体气氛下将金属卤化物或有机金属化合物转变为金属原子。例如可从GeBr2乙醇溶液吸收纳米管表面上的GeBr2，然后在200～400℃间加热纳米管膜以分解GeBr2而将Ge原子引入纳米管膜中。
可以采用化学吸附法使纳米管官能化，某些分子如金属酞花青的，当吸收到纳米管的表面上时会影响到纳米管工作电压的降低和增强场发射性。可以将纳米管膜电极置于酞花青、卟啉或金属卟啉溶液中进行这种吸附，有关工艺过程公开于美国专利No.6203814中。这里的官能化是通过酞花青、金属卟啉、卟啉或其他有机金属进行。
上述处理还可包括在官能化后使薄膜退火，退火的温度在惰性气体中为200～900℃，在空气中为360℃。
碳纳米管膜的离子轰击碳纳米管膜在用于场发射器件或场发射阴极管之前进行离子轰击处理。
用于对碳纳米管进行离子轰击的参数如下能量30KeV。适用于本发明的其他范围可以从约5eV～1MeV，例如10～50KeV。
离子Ga。虽然已将Ga离子用作这种离子，但也可采用任何类型的离子。其他类型的离子例如包括H、He、Ar、C、O与Xe的。
离子斑尺寸散焦的，500nm。适用于本发明的其他范围包括从约1nm～约1μm。合适的离子斑尺寸还要取决于所需的分辨率与剂量。
扫描区760μm×946μm，光栅扫描约20秒，可以采用任何合适的扫描区。
剂量2×1014/cm2，可用范围为约102/cm2～1020/cm2。
处理纳米管膜的其他方法代替离子轰击，处理纳米管膜还可采用其他高能射束/源，包括原子束、电子束、中子束、分子束、激光、等离子体、紫外光、X射线与γ射线。形成机械碎裂的机械处理方法例如可采用球磨方法。
可以由上述处理改进碳纳米管的其他特性。例如能通过这类处理除去表面氧，除去绝缘的氧化残余物，生成边缘、尖端子奇异点，使碳纳米管再结晶，生成碳纳米管的纳米粒子。还可以采用一种处理来清洗碳纳米管，例如由清洗来除去氧化产生的绝缘膜和由清洗除去氧。
处理过的膜的特征于SEM下观察试样，能够由对比度变化探测被辐照的区域即暗图像。图12所示为在铝基片上的碳纳米管的扫描电子显微镜图像。
图7概示用于发射测量的设备。图7A是顶视图，图7B是侧视图。图7A示明在铟锡氧化物阳极上的6mm×6mm的荧光体。在图7B中，所示的磷光体与图案化的碳纳米管(CNT)分开125μm的距离。整个系统于发射室抽真空至5×10-9托(Torr)。
由离子束处理所实现的改进程度汇总于表2。
表2

离子轰击处理降低了工作电压，增大了发射电流和增多了发射点数。参看图8可知，由于离子束处理，显著降低了接通电压。
图9是Fowler-Nordheim(F-N)曲线图。曲线的形状从理论上证明了Fowler效应(FE)。曲线移向左侧即移向较低的电压，表明了发射点数增多。
用紫外光、激光束与等离子体处理碳纳米管可以获得类似的改进。
例II经离子束处理的碳纳米管膜的发射特性用聚焦的离子束局部地照射由电泳在淀积到玻璃的铝层上制备成的碳纳米管膜。用在阴极与阳极间有距离125μm的二极管结构进行发射测量。通过聚焦的离子束照射，业已发现，对于碳纳米管发射电极，在2.8V/μm的接通电压下为375微安的最大发射电流，接通电压降低到1.1V/μm而发射电流增大了6倍。
用于此试验的电流范围是低的范围，阳极电压约400～500V，接近于场发射的接通(阈值)电压。从0.05至约0.18微安，改变到超过0.9微安，于图9的F-N曲线图中表现为急剧的变化。
离子轰击对碳纳米管的理化效应尚不完全掌握。虽不希望被任何特殊理论的约束，但离子轰击的效应是有可能形成增强场发射的表面点的。可以认为，上述处理能够1)将纳米管切成多段，特别是在采用高能射束时，因而可产生出更多的端部；2)将离子如Ga离子注入纳米管膜内，这些离子是在单个管内而在多个管之外；3)由氢饱和悬挂键(采用氢离子束/等离子体时)而形成氢化的表面；4)通过除去污染物如粘合剂残余物与氧化基而使纳米管的表面清洁；5)通过在纳米管表面上形成坑与碳纳米粒子以及再结晶的无定形碳，沿着纳米管轴生成局部的与非局部的区域，破裂碳层而增多发射点；6)改进了纳米管之间的电接触。
由离子轰击生成的表面点可以是些缺陷，它们是在边缘处的碳原子、与其他原子关联的碳原子如氢原子与注入的Ga原子，以及具有sp3构型或构型在sp2与sp3之间的碳原子。这种缺陷可以在纳米管的端部(暴露的)以及在与纳米粒子、坑和断裂的碳层相关的单个纳米管的表面上。
采用已处理的碳纳米管阴极的场发射显示器件的结构一般地说，场发射显示器件是以真空中的电子发射为基础的。发射极尖发射出的电子在强电场下被加速。这些电子最终要碰撞发光的荧光材料。这种显示器件优于其他类型如阴极射线管型的优点是，薄型与重量轻和产生高的亮度和具有高的分辨率。构造这种器件的工艺过程公开于EP No.1073090A2中。
图1示明采用处理的碳纳米管阴极的场发射显示器件的典型的实施形式。场发射显示器件1000例如包括第一基片1010、第一金属膜1020、高导电性的聚合物膜1030、电介质膜1040、第二金属膜1050、隔件1060、透明电极1070、第二基片1080、以及发射极尖即处理的碳纳米管阴极1090。
基片1010例如由石英玻璃、硅或氧化铝(Al2O3)制成。其他的基片材料包括二氧化硅、铂、铁及其合金、钴及其合金镍及其合金与陶瓷。
第一金属膜1020用作阴极，例如由铬、钛、钨或铝制成，厚约0.2～0.5μm。
在第一金属膜1020之上例如是电介质膜1040。电介质膜1040的厚度为约1～5μm。
电介质膜1040之上是第二金属膜1050。第二金属膜1050用作栅极，例如由铬、钛或钯制成，厚约0.2～0.5μm。第二金属膜1050例如也可通过采用厚约1.5～约2.0μm的电泳膜而图案化。此电泳膜然后经显影而形成光刻胶图案。加速的栅极应以约1～10μm接近发射源。
第一金属膜1020与电介质膜1040都具有许多微孔，这些微孔的直径例如为0.5～10.0μm且相互分开约2.0～15.0μm。
形成于电介质膜1040和第二膜1050的微孔中是高导电性的聚合物膜1030。这种高导电性聚合物膜1030例如可由碳粘合剂或银粘合剂制成。为了将导电性高的聚合物膜1030粘附到第一金属膜1020之上，此高导电性聚合物膜1030通过加热而液化，注入各个微孔中并充满各孔中到约为1/3。
垂直地或水平地设于高导电性聚合物膜1030内的是用作发射极尖1090的碳纳米管。发射极尖1090是由上面论及的离子轰击的碳纳米管制成。这些发射极尖1090可以在低工作电压例如约1.5V/μm下获得高的发射电流。此低的工作电压范围可以为约0.1～约2.0V/μm，例如约0.8V/μm～约1.5V/μm。
在第二金属膜1050之上的是隔件1060。隔件1060安装在第二金属膜1050之上约100至约700μm。
透明电极在隔件1060的顶部上，用作阳极，由导电氧化物如氧化铟、氧化铟锡、氧化锡、氧化铜或氧化锌制成。
第二基片1080是在透明电极1070之上，可由玻璃制成。附着于透明电极1070上的荧光材料当被电子接触时发射红、蓝或绿光。
发射极尖1090由离子轰击过的碳纳米管制成，其几何特征是应该小，例如各发射极尖1090的直径应当小至1.3nm。这种纳米管的平均高度为约0.1～约1000μm，最好为约0.1～约100μm，而其平均直径取决于纳米管本身为单壁的或多壁的面为1.3～200nm。
每个100×100μm2的像素需要有多于104发射极尖，假定50％纳米管具有的管径为约10～约100nm。发射极的密度最好为1/μm2，尤为最好是至少10/μm2。整个的场发射显示器件抽成真空。
图2中示明场发射显示器件2000，它例如包括基片2010、相分开的以荧光体涂层的面板2020、位于基片2010上用于发射与荧光体碰撞导致发光的电子的电子发射极阵列2030。场发射显示器2000的元件处于真空中。电子发射极阵列(阴极)2030包括已处理的碳纳米管，它们相对于基板2010按平行、垂直取向，或按0～90°之间的任何角度取向(参看PCT/US 99/13648一独立式的与准直式的碳纳米管及其合成)。
图3示明此场发射器件的另一实施形式。此场发射器件3000例如具有基片3010、多孔的顶层3020、催化剂材料3030与用作阴极的成束的已处理的碳纳米管3040。
基片3010与多孔的顶层3020例如可由硅制成。催化剂材料3030可以是形成特殊图案的氧化铁薄膜，碳纳米管束3040用作阴极且定向成大致垂直于基片3010，或也可定向成大致平行于基片3010。
碳纳米管束3040可宽约10～250μm而高可达≥300μm。束3040例如与催化剂材料3030的图案具有相同的尺寸与形状。纳米管束3040如图3所示可以具有平顶或碗形顶。纳米管束3040的锐边缘可以用作场发射区。每个束3040可为平板显示器提供单一像素。
此显示器件抽真空至约10-3～约10-9托，例如约10-7～约10-8托。
为了计算器件3000中的各种电场，取所施加的电压除以从发射器尖到阳极的距离即可获得。(参见PCT申请PCT/US 99/26332)。
图4示明平板式场发射显示器件4000的另一实施形式。此显示器件4000例如包括这样的阴极4010，它含有许多处理过的碳纳米管发射极尖4020与，还包括阳极4030。阳极4030还包括阳极导线4040和荧光体层4050。阳极4010与阳极4030之间是多孔的导电栅极4060。栅极4060与阴极4010之间是绝缘层4070。阳极4030与碳纳米管之间的空隙被密封与抽真空。由电源供给电压，从发射极尖4020发射出的电子为栅极4060加速，并移向是透明导体如铟锡氧化物的阳极导电层4080。栅极4060应在发射极尖4020的10μm之内。当发射出的电子碰撞荧光体层4050就会释出光。(参看EP1022763A1)。发射光的颜色取决于所用荧光体。例如Zn:Scu，Al发绿光；Y2O3:Ea发红光；ZnS:Ag发蓝光。
上述阴极与阳极可以分别视作源极与漏极。
场发射器件的操作为了操作场发射显示器件，将已处理的纳米管阴极相对于阳极保持为负电位。由于这种电位差，电子从发射极尖发射出并迁移到阳极。栅极可以用来加速发射出的电子。
阴极场发射显示器件应用离子轰击的碳纳米管，可以形成种种器件，如场发射极阵列。一个阵列可以包括单一纳米管、单一纳米管束或许多碳纳米管与场发射显示器，例如平板式电视。已处理的碳纳米管可以组成这样的阵列。图10示明一种传统的场发射极。
表3示明场发射极显示器件的典型特性。
表3


本发明的场发射显示器件优于其他类型的显示器件如阴极射线管型的包括高亮度、峰值亮度、全视角、高发射效率、高动态范围、快速反应时间与低的功率消耗。
参考文献将碳纳米管用于作为光源的场发射阴极中PCT Appln. PCT/SE00/015221-A Light Source，and a Field Emission CathodeOther UsesPCT Appln.PCT/US99/13648-Free-Standing and Aligned Carbon Nanotubes andSynthesis Thereof(scanning electron microscope，alkali metal batteries，electromagneticinterference shield，and microelectrodes).
其他描述了本发明并综合于此供参考的论文Yahachi Saito et al.，Cathode Ray Tube Lighting Elements with Carbon Nanotube Field Emitters，37 JAPAN.J.APPLIED PHYSICS 346(1998).
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权利要求
1.场发射器件，它包括阴极与同此阴极分开的阳极，其中所述的阴极具有包括已经过能量、等离子体、化学或机械处理的碳纳米管。
2.权利要求1所述的场发射器件，其中所述纳米管是大致圆柱形的碳原纤维，具有与其圆柱体的轴线同心的一或多个石墨层，所述碳原纤维实质上不存在热解淀积的碳外层，有着在1～100nm之间的大致均匀的直径和大于5的长度对直径比。
3.权利要求1所述的场发射器件，其中所述碳纳米管呈选自棉花糖状聚集体的聚集体形式。
4.权利要求1所述的场发射器件，其中所述纳米管具有类似人字形的形态。
5.权利要求1所述的场发射器件，其中所述纳米管是单壁式纳米管。
6.权利要求1所述的场发射器件，其中所述纳米管呈薄膜或垫件形式。
7.权利要求1所述的场发射器件，其中所述纳米管经离子束处理。
8.权利要求1所述的场发射器件，其中所述纳米管经镓离子束处理。
9.权利要求1所述的场发射器件，其中所述纳米管经选自氢、氦、氩、碳、氧与氙的离子束进行过处理。
10.权利要求1所述的场发射器件，其中所述化学处理选自酸处理、金属蒸汽处理、化学气相输送或化学吸附。
11.权利要求1所述的场发射器件，其中所述化学处理是由选自氧化剂、亲电子试剂、亲核试剂、还原剂、强酸、强碱及其混合物的化学试剂进行处理。
12.权利要求1所述的场发射器件，其中所述化学处理是由酞花青或卟啉进行处理。
13.权利要求1所述的场发射器件，其中所述能量处理是通过选自电磁辐射、电离辐射、原子束、电子束、紫外光、微波辐射、γ射线、X射线、中子束、分子束与激光束的能量源进行。
14.权利要求1所述的场发射器件，其中进行所述等离子体处理中所用的等离子体选自氧、氢、氨、氦、氩、水、氮、乙烯、四氟化碳、六氟化硫、金属乙烯、氟仿、二氟二氯甲烷、溴三氟甲烷、氯三氟甲烷及其混合物。
15.权利要求1所述的场发射器件，其中所述处理使金属离子引入碳纳米管上。
16.权利要求1所述的场发射器件，其中所述处理使得将官能团引入到碳纳米管上。
17.权利要求1所述的场发射器件，其中所述官能团是由化学吸附吸入。
18.权利要求1所述的场发射器件，其中所述处理包括在存在金属蒸汽条件下加热此碳纳米管。
19.权利要求1所述的场发射器件，其中所述处理包括在热处理后的化学吸附。
20.权利要求1所述的场发射器件，其中所述处理包括使所述纳米管退火。
21.权利要求1所述的场发射器件，其中所述阴极包括粘合剂。
22.权利要求21所述的场发射器件，其中所述粘合剂是导电碳糊剂、导电金属糊剂或可碳化的聚合物。
23.处理碳纳米管的方法，其中包括以离子轰击碳纳米管。
24.权利要求23所述的处理碳纳米管的方法，其中是以镓离子轰击碳纳米管。
25.权利要求23所述的处理碳纳米管的方法，其中纳米管由选自氢、氦、氩、碳、氧与氙离子的离子轰击。
26.由权利要求23的方法所形成的碳纳米管。
27.场发射阴极，它包括碳纳米管，其中所述碳纳米管业已经过能量、等离子体、化学或机械处理。
28.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述纳米管是大致圆柱形的碳原纤维，具有与其圆柱体的轴线同轴的一或多个石墨层，所述碳原纤维实质上不存在热解淀积的碳外层，有着在1～100nm之间的大致均匀的直径和大于5的长度对直径比。
29.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述纳米管是选自棉花糖状聚集体或鸟巢状聚集体的聚集体形式。
30.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述纳米管是具有类似人字形的形态。
31.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述纳米管是单壁式纳米管。
32.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述纳米管是呈薄膜或垫件形式。
33.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述纳米管是经离子束处理。
34.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述纳米管是经镓离子束处理。
35.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述纳米管是经选自氢、氦、氩、碳、氧与氙的离子束进行过处理。
36.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述化学处理选自酸处理、金属蒸汽处理、化学汽相输送或化学吸附。
37.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述化学处理是由选自氧化剂、亲电子试剂、亲核试剂、还原剂、强酸、强碱及其混合物的化学试剂进行处理。
38.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述化学处理是由酞花青或卟啉进行处理。
39.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述能量处理是通过选自电磁辐射、电离辐射、原子束、电子束、紫外光、微波辐射、γ射线、X射线、中子束、分子束与激光束进行。
40.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述等离子体处理中所用的等离子体选自氧、氢、氨、氦、氩、水、氮、乙烯、四氟化碳、六氟化硫、全氟乙烯、氟仿、二氟二氯甲烷、溴三氟甲烷、氯三氟甲烷及其混合物。
41.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述处理使金属离子引入碳纳米管上。
42.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述处理使得将官能团引入到碳纳米管上。
43.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述官能团是由化学吸附引入。
44.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述处理包括在存在金属蒸汽条件下加热此碳纳米管。
45.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述处理包括热处理后的化学吸附。
46.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述处理包括使所述纳米管退火。
47，权利要求27所述的场发射阴极，其中所述阴极包括粘合剂。
48.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述粘合剂是导电碳糊剂、导电金属糊剂或可碳化的聚合物。
49.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述碳纳米管淀积于基片上。
50.制造场发射阴极的方法，此方法包括下述步骤将碳纳米管分散于液体载体中形成溶液；形成电泳浴，此电泳浴包括浸没于其中的阳极与阴极；对此阳极与阴极施加电压而使所述碳纳米管淀积于此阴极上；从所述电泳浴中取出所述阴极；对淀积于此阴极上的纳米管进行能量、等离子体、化学或机械处理。
51.权利要求50所述的场发射阴极的制造方法，其中所述纳米管是大致圆柱形的碳原纤维，具有与其圆柱体的轴线同轴的一或多个石墨层，所述碳原纤维实质上不存在热解淀积的碳外层，有着在1～100nm之间的大致均匀的直径和大于5的长度对直径比。
52.权利要求50所述的场发射阴极的制造方法，其中所述纳米管是选自棉花糖状聚集体或鸟巢状聚集体的聚集体形式。
53.权利要求50所述的场发射阴极的制造方法，其中所述纳米管是具有类似人字形的形态。
54.权利要求50所述的场发射阴极的制造方法，其中所述纳米管是单壁式纳米管。
55.权利要求50所述的场发射阴极的制造方法，其中所述纳米管是呈薄膜或垫件形式。
56.权利要求50所述的场发射阴极的制造方法，其中所述纳米管是经离子束处理。
57.权利要求50所述的场发射阴极的制造方法，其中所述纳米管是经镓离子束处理。
58.权利要求50所述的场发射阴极的制造方法，其中所述纳米管是经选自氢、氦、氩、碳、氧与氙的离子束进行过处理。
59.权利要求27所述的场发射阴极的制造方法，其中所述化学处理选自酸处理、金属蒸汽处理、化学汽相输送或化学吸附。
60.权利要求27所述的场发射阴极的制造方法，其中所述化学处理是由选自氧化剂、亲电子试剂、亲核试剂、还原剂、强酸、强碱及其混合物的化学试剂进行处理。
61.权利要求27所述的场发射阴极的制造方法，其中所述化学处理是由酞花青或卟啉进行处理。
62.权利要求27所述的场发射阴极的制造方法，其中所述能量处理是通过选自电磁辐射、电离辐射、原子束、电子束、紫外光、微波辐射、γ射线、X射线、中子束、分子束与激光束进行。
63.权利要求27所述的场发射阴极的制造方法，其中所述等离子体处理中所用的等离子体选自氧、氢、氨、氦、氩、水、氮、乙烯、四氟化碳、六氟化硫、全氟乙烯、氟仿、二氟二氯甲烷、溴三氟甲烷、氯三氟甲烷及其混合物。
64.权利要求27所述的场发射阴极的制造方法，其中所述处理使金属离子引入碳纳米管上。
65.权利要求27所述的场发射阴极的制造方法，其中所述处理使得将官能团引入到碳纳米管上。
66.权利要求27所述的场发射阴极的制造方法，其中所述官能团是由化学吸附引入。
67.权利要求27所述的场发射阴极的制造方法，其中所述处理包括在存在金属蒸汽条件下加热此碳纳米管。
68.权利要求27所述的场发射阴极，其中所述处理包括热处理后的化学吸附。
69.权利要求27所述的场发射阴极的制造方法，其中所述处理包括使所述纳米管退火。
70，权利要求27所述的场发射阴极的制造方法，其中所述阴极包括粘合剂。
71.权利要求27所述的场发射阴极的制造方法，其中所述粘合剂是导电碳糊剂、导电金属糊剂或可碳化的聚合物。
72.场发射显示器件，此器件包括具有经过能量、等离子体、化学或机械处理的碳纳米的阴极；在此阴极上的绝缘层；与此阴极分开的阳极，而此阳极包括磷光体层、阳极导电层与透明绝缘基片；以及电源。
73.制造场发射阴极的方法，此方法包括下述步骤通过丝网印刷将墨水印刷到基片上，此墨水包括载体液体与碳纳米管，这种碳纳米管或是按其原始制备的形式或是使之经过能量、等离子体、化学或机械处理；以及蒸发所述载体液体。
74.制造场发射阴极的方法，此方法包括下述步骤通过喷墨印刷将墨水印刷到基片上，此墨水包括载体液体与碳纳米管，这种碳纳米管业已经过能量、等离子体、化学或机械处理；以及蒸发所述载体液体。
75.制造场发射阴极的方法，此方法包括下述步骤通过模板喷涂将墨水喷涂到基片上，此墨水包括载体液体与碳纳米管，这种碳纳米管业已经过能量、等离子体、化学或机械处理；以及蒸发所述载体液体。
76.制造场发射阴极的方法，此方法包括下述步骤通过丝网印刷、喷墨印刷或模板喷涂将墨水印刷或喷涂到基片上，此墨水包括载体液体与碳纳米管，这种碳纳米管是按其原始制备的形式；以及对所述丝网印刷的纳米管进行能量、等离子体、化学或机械处理。
77.如权利要求107所述方法制成的场发射阴极。
78.场发射显示器件，它包括基板；电子发射极阵列，此阵列包括经过能量、等离子体、化学或机械处理的碳纳米管；在此基板上的栅极；与此栅极分开的以磷光体涂层的面板；在此以荧光体涂层的面板之上的面板；以及电源。
79.场发射显示器件，它包括基片；在此基片上的多孔顶层；在此顶层上的催化剂材料；以及在此催化剂材料上的阴极，所述阴极包括成束的经过能量、等离子体、化学或机械处理的碳纳米管。
全文摘要
本发明涉及包括阳极与阴极的场发射器件，其中所述阴极包括经过了能量、等离子体、化学或机械处理的碳纳米管。本发明还涉及包括业已经过这种处理的碳纳米管的场发射阴极。还公开了用来处理此碳纳米管和用于形成场发射阴极的方法。另外也公开了包括经过这种处理的碳纳米管的场发射显示器件。
文档编号H01J31/12GK1643636SQ02816059
公开日2005年7月20日 申请日期2002年6月14日 优先权日2001年6月14日
发明者M·塔凯, A·B·费希尔, C·纽, H·G·坦南特, R·霍克, H·比布克 申请人:海珀里昂催化国际有限公司