利用UV曝光技术研制单根定向碳纳米管阵列冷阴极

摘要

通过普通的紫外（UV）光刻工艺，结合“变倾角缩口”新技术，研制了不同发射单元尺寸的碳纳米管（CNTs）阵列阴极。扫瞄电镜分析表明，随着缩口尺寸的依次减小（从0．6μm到0．4μm，最后到0．2μm），发射单元内CNTs的根数也不断减少。当孔径缩至0．2μm时，发射单元仅由1根～3根CNTs组成，并且大部分单元顶端均有单根CNT伸出，使得整个发射体近似于单根CNT。场发射特性测试结果表明，0．2μm发射单元尺寸的阵列阴极，开启电场约2V·μm-1；当场强为20V·μm-1时，该阵列的电流密度达到0．35A·cm-2，比1μm尺寸的阵列阴极提高了近4倍，比连续生长的薄膜CNTs阴极则高1～2个数量级。