技术领域本发明涉及一种利用铅笔书写柔性场发射冷阴极的制备方法。
背景技术：
场发射也叫场致电子发射，通常指在电场作用下，电子隧穿材料表面势垒的一种发射过程。场发射冷阴极的研究在真空微电子学中十分重要，可以应用于多种真空微电子器件中，包括冷阴极平板显示、x射线源、传感器、高速开关器件、脉冲电子枪和微波发生器等。随着科学技术的发展，各类电子器件不仅在军用方面有着重要的地位，在人们的生活中也起着越来越广泛的作用。场发射冷阴极材料对场发射在真空微电子器件方面的应用具有至关重要的作用，场发射阴极材料决定了整个发射体器件的寿命和质量。一个理想的场发射阴极材料应该具备较低的开启电压、阈值电压和高的发射电流密度，以确保器件的电子发射性能，也应该具有稳定的化学物理性能以提高材料电子发射的稳定性。为了保证器件的使用寿命，场发射材料还应该具有较高的硬度和熔点，同时材料制备工艺简单，成本低廉且易于电路集成会有利于材料的实际应用。目前，场发射材料的研究主要集中在金属、半导体、碳材料。碳纳米材料具有多样的结构、优异的物理和化学性质，近年来引起了广泛的关注。其中，碳材料由于独特的结构和优异的性能，作为场发射冷阴极电子源显示出巨大应用前景。随着柔性显示技术和柔性电子学的发展，柔性电子产品层出不穷。柔性场发射阴极材料也显示出越来越广阔的应用前景，冷阴极材料是柔性场发射平板显示及其他柔性场发射真空微纳器件的核心。因此，制备出具有低开启低阈值场强且具有高电流密度发射的柔性冷阴极是获得完美柔性场发射电子器件的关键。
技术实现要素：
本发明的目的是提出一种利用铅笔书写柔性场发射冷阴极的制备方法。本发明利用简单的铅笔书写方法在打印纸、滤纸上制备柔性冷阴极，这种阴极材料分布均匀、工艺简单、可重复性高且具有柔性特点。一种利用铅笔书写柔性场发射冷阴极的制备方法，其特征在于用铅笔在打印纸、滤纸或镀有导电金属膜的纸张上写文字和/或画图即得包括文字和/或图形的平面、曲面或线性柔性场发射冷阴极。所述铅笔的类型为9B、8B、7B、6B、5B、4B、3B、2B、HB、2H、3H、4H或5H。所述铅笔的类型为6B、2B、HB、4H或5H。采用高真空场发射测试系统对所制备的冷阴极的电子发射特性进行表征。如上步骤本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明简单易操作，不需转移技术、不需溶剂、不需真空及高温退火，即可获得柔性冷阴极材料。2、本发明可大面积制备冷阴极材料，发射电流密度大且所需电场较低。3、本发明制备的冷阴极具有电子发射均匀和稳定、开启电场及阈值电场低的优异发射特性。4、本发明所制备的柔性冷阴极可应用于x-射线管、微波真空器件、传感器、平板显示以及照明光源等新型光电器件及柔性电子器件。附图说明图1为本发明实施例1中所制备柔性冷阴极的微观形貌图。图2为本发明实施例1中所制备柔性冷阴极的场发射特性曲线。具体实施方式实施例1使用6B铅笔在打印纸上书写制备曲面场发射冷阴极，裁剪一定大小，在高真空场发射测试系统中进行测试，开启电场为2.0V/μm（0.1mA/cm2），阈值场强2.3V/μm（1mA/cm2）。实施例2使用6B铅笔在滤纸上书写图案化场发射冷阴极，裁剪一定大小，在高真空场发射测试系统中进行测试，开启电场为3.5V/μm（0.1mA/cm2），阈值场强6.5V/μm（1mA/cm2）。实施例3使用2B铅笔在镀有导电金属膜纸张上书写线性场发射冷阴极，裁剪一定大小，在高真空场发射测试系统中进行测试，开启电场为1.8V/μm（0.1mA/cm2），阈值场强2.1V/μm（1mA/cm2）。实施例4使用2B铅笔在滤纸上书写曲面场发射冷阴极，裁剪一定大小，在高真空场发射测试系统中进行测试，开启电场为2.0V/μm（0.1mA/cm2），阈值场强2.5V/μm（1mA/cm2）。实施例5使用HB铅笔在镀有导电金属膜纸张上书写线性场发射冷阴极，裁剪一定大小，在高真空场发射测试系统中进行测试，开启电场为2.3V/μm（0.1mA/cm2），阈值场强2.6V/μm（1mA/cm2）。实施例6使用4H铅笔在打印纸上书写图案化场发射冷阴极，裁剪一定大小，在高真空场发射测试系统中进行测试，开启电场为5.0V/μm（0.1mA/cm2），阈值场强7.3V/μm（1mA/cm2）。实施例7使用4H铅笔在镀有导电金属膜纸张上书写线性场发射冷阴极，裁剪一定大小，在高真空场发射测试系统中进行测试，开启电场为2.5V/μm（0.1mA/cm2）,阈值场强3.2V/μm（1mA/cm2）。实施例8使用5H铅笔在镀有导电金属膜纸张上书写图案化场发射冷阴极，裁剪一定大小，在高真空场发射测试系统中进行测试，开启电场为5.2V/μm（0.1mA/cm2），阈值场强7.4V/μm（1mA/cm2）。实施例9使用5H铅笔在滤纸上书写制备曲面场发射冷阴极，裁剪一定大小，在高真空场发射测试系统中进行测试，开启电场为3.5V/μm（0.1mA/cm2），阈值场强4.5V/μm（1mA/cm2）。