一種半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的生長方法及其應用的製作方法
2023-08-01 11:36:41
專利名稱：一種半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的生長方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於場發射陰極材料技術領域，涉及一種直接用於場發射的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的生長方法；本發明還涉及一種該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的應用。
背景技術：
場發射顯示器是一種真空微電子器件，不僅具有陰極射線管的高圖像質量、液晶顯示器的輕薄，而且還具有等離子體顯示器的大面積等優點，使其具有與其它顯示器件進行競爭的潛在實力。近年來，場發射顯示器已經引起了人們的廣泛關注。但場發射顯示器要獲得廣泛應用，性能優異的場發射陰極材料是最重要的技術支撐之一。對場電子發射冷陰極材料的研究集中在尋求開啟(或閾值)電場低、發射電流密度大、長壽命的場電子發射冷陰極材料。目前常用的場發射陰極材料有金屬材料(Mo、W、Ni 等)、傳統半導體材料(Si、Ge、GaAs等)、碳化物材料(ZrC、TaC, SiC等)、氮化物材料(TiN 、GaN、AlN等)、碳基材料(金剛石、碳納米管、非晶碳等)以及氧化物材料(CuO、SnO2, ZnO, In2O3^TiO2、評03等)。然而，研究表明上述的很多材料都存在明顯的缺點或者功函數大，需要很高的驅動電壓；或者化學活性高，致使發射體劣化；或者發射電流密度小，不滿足調製要求；或者在大電流下散熱困難，影響正常工作等，限制了這些材料在場發射顯示器件中的應用。因此，研究一種性能優良，更具實用價值的場電子發射冷陰極材料成為當務之急。
發明內容
為了克服上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的生長方法，能夠製得一種性能優良，具有實用價值的場電子發射冷陰極材料。本發明的另一目的在於提供一種上述半金屬二氧化鈦納米管陣列膜作為場發射陰極材料的應用。為實現上述目的，本發明所採用的技術方案是，一種半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的生長方法，在工業用純鈦片上生長場發射性能優異、能直接作為場發射冷陰極的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜，該生長方法具體按以下步驟進行
步驟1 清洗純鈦片；
按體積比1 :4 8，將濃氫氟酸和濃鹽酸混合形成拋光液；
步驟2 將步驟1中清洗的純鈦片放入步驟1製得的拋光液中化學拋光10 s 180 s ； 步驟3 室溫下，將石墨和步驟2中化學拋光後的純鈦片放入電解液，對該純鈦片進行氧化；
步驟4 將步驟3中氧化後的純鈦片放入乙二醇溶液中浸泡4 h 12 h ； 步驟5:將步驟4中浸泡後的純鈦片放入耐高溫反應器中，在真空度為1 1 200 Pa、 溫度為700°C 850°C、通入流速為10SCCM 12 SCCM混合氣氛的條件下保溫10 min 90 min，然後在氬氣氣氛下自然冷卻至室溫，製得半金屬二氧化鈦納米管陣列膜。
本發明所採用的另一技術方案是，一種上述半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的應用，將其直接作為場致電子發射冷陰極。本發明生長方法採用恆壓直流陽極氧化法在工業用純鈦片表面生長無定形的二氧化鈦納米管陣列膜，再通過後續處理轉化為具有半金屬特性的二氧化鈦納米管陣列膜， 該納米管陣列膜具有開啟電場低、可重複性和場發射穩定性好的特點，場發射性能優異，能直接作為場發射冷陰極，並且與鈦基底結合牢固。本生長方法便於工業化生產，易於製得價格便宜的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜，在場致電子發射顯示材料方面有較好的應用價值。
圖1是本發明實施例1中半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的SEM表面形貌圖。圖2是本發明實施例1中半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的SEM斷面圖。圖3是本發明實施例中2半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的XRD譜。圖4是本發明實施例2製得的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜XPS能譜中的Ti 2p 窄掃描譜圖。圖5是本發明實施例2製得的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜XPS譜中0 Is窄掃描譜圖。圖6是本發明實施例2製得的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜XPS譜中C Is窄掃描譜圖。圖7是本發明實施例3製得的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的電流隨電壓變化的關係曲線圖(I-V曲線)。圖8是本發明實施例4製得的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的電流密度與電場強度特性曲線圖。圖9是本發明實施例4製得的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的F-N特性曲線圖。圖10是本發明實施例5製得的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的電流密度隨時間變化的特性曲線圖(場發射穩定性曲線)。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。目前，研究和開發新的場發射陰極材料仍然是場發射顯示器件得到廣泛應用的關鍵問題；半金屬二氧化鈦納米管陣列膜不僅具有寬帶隙( 3. 2 eV)半導體二氧化鈦的優良特性較低的功函數( 4. 3 eV)、無毒、低成本、良好的化學和熱穩定性等優良特性，而且還有其獨特的性能較低的電子親和勢、良好的導電性、較大的長徑比、良好的機械性能、 極好的結構可控性，且與鈦基底結合牢固等，幾乎具備了場發射陰極材料所要求的所有性質。而採用現有方法製備半金屬二氧化鈦納米管陣列膜需要高於850°C的溫度條件，且關於半金屬二氧化鈦納米管陣列膜場發射特性的研究尚未見報導。鑑於此，本發明提供了一種在低於850°C的溫度條件下生長二氧化鈦納米管陣列膜的方法，製得的二氧化鈦納米管陣列膜能直接作為場發射陰極材料，該生長方法具體按以下步驟進行
步驟1 將工業用純鈦片(純度為99. 9%)依次在丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲清洗
4乾淨；
按體積比1 :4 8，分別取濃度彡40%的濃氫氟酸和濃度為36% 38%的濃鹽酸，混合形成拋光液；
步驟2 將步驟1中清洗乾淨的純鈦片放入步驟1製得的拋光液中化學拋光10 180
s ；
步驟3 採用恆壓直流陽極氧化法在步驟2拋光後的純鈦片上生長二氧化鈦納米管陣列膜將石墨和該純鈦片放入電解液中，以石墨為陰極，該純鈦片為陽極，保證陰極和陽極之間的距離為1 5 cm,室溫下對該純鈦片進行氧化，電解液為含0. 2 0. 3wt. %氟化銨和0. 01 0. 05wt. %氫氟酸的分析純乙二醇溶液，氧化電壓為30 60 V，氧化時間為5 600 min，氧化過程中用磁力攪拌器攪拌電解液，以保證體系溫度和電解液均勻，氧化完成後取出純鈦片，用去離子水衝洗，氮氣吹乾；
通過上述三個步驟在純鈦片表面形成一層無定形的二氧化鈦納米管陣列膜，該無定形的二氧化鈦納米管陣列膜電子親和勢較高、電子傳輸能力不理想，還需通過下述步驟將該陣列膜轉化為具有半金屬特性的二氧化鈦納米管陣列膜。步驟4 將步驟3中氧化後的純鈦片放入分析純的乙二醇溶液中浸泡4 12 h ； 步驟5 將步驟4浸泡後的純鈦片放入石英舟(或陶瓷)等耐高溫反應器中，並置於管式
爐內，對管式爐反應容器抽真空至1 200 Pa,將反應容器內的溫度升至700°C 850°C，在通入流速為10 12標況毫升每分(SCCM)混合氣氛的條件下保溫10 90 min，該混合氣氛由流量比為9 :1 3的氬氣和乙炔組成，保溫後，停止通入乙炔，使反應容器在氬氣氣氛下自然冷卻至室溫，製得半金屬二氧化鈦納米管陣列膜。將製備好的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜樣品放在場發射分析儀承載臺上，作為場致電子發射冷陰極，控制陰極到陽極的距離為60 200 μ m，系統真空度優於1. 2X ΙΟ"4 Pa，陽極電壓的變化範圍為0 3500 V。本發明製得的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的開啟電場為3. 0 V/ μ m,有較大的場發射電流密度，並且有很好的可重複性和場發射穩定性。採用本發明生長方法製得的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜不僅具有寬帶隙 ( 3. 2 eV)半導體二氧化鈦自身所具有的優良特性較低的功函數( 4. 3 eV)、無毒、低成本、良好的化學和熱穩定性等，而且還有其獨特的性能較低的電子親和勢、良好的導電性、較大的長徑比、良好的機械性能、極好的結構可控性，且與鈦基底結合牢固等，幾乎具備了場發射陰極材料所要求的所有性質，不僅具有重要的科學意義，而且更具有實用價值。該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜生長在鈦片襯底上，其表層為類似陽極氧化鋁模板的多孔形貌，下層為納米管有序陣列，該納米管的直徑約為10 300 nm，管壁厚度約為10 40nm， 長度1 60 μ m。實施例1
將工業用純鈦片(純度為99. 9%)依次在丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲清洗乾淨； 按體積比1 :4分別取濃度> 40%的濃氫氟酸和濃度為36%的濃鹽酸，混合形成拋光液， 將清洗乾淨的純鈦片放入該拋光液中化學拋光180s ；採用恆壓直流陽極氧化法在拋光後的純鈦片上生長二氧化鈦納米管陣列膜以石墨為陰極，該純鈦片為陽極，室溫下放入含 0. 2wt. %氟化銨和0. 03wt. %氫氟酸的分析純乙二醇溶液中對純鈦片進行氧化，該陰極和陽極之間的距離為3 cm，氧化電壓為40 V，氧化時間為60 min，氧化過程中採用磁力攪拌器進行攪拌，以保證體系溫度和電解液均勻；氧化完成後取出鈦片，用去離子水衝洗，氮氣吹乾後；置於分析純乙二醇溶液中浸泡12 h ；然後放入石英舟，並置於管式爐的石英管中部， 密封石英管，同時對石英管抽真空至40 Pa,將石英管內的溫度升至7000C，在通入流速為10 SCCM的混合氣氛的條件下保溫90 min，該混合氣氛由流量比為9 1的氬氣和乙炔組成，之後停止通入乙炔，使石英管在氬氣氣氛下自然冷卻到室溫，製得半金屬二氧化鈦納米管陣列膜。將該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜放在場發射分析儀承載臺上，作為場發射冷陰極， 控制陰極到陽極的距離為200 μ m，將系統抽真空至1.2X10_4Pa，然後緩慢的增加陽極電壓(0 3500 V)，記錄電壓和電流值。本實施例製得的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的SEM表面形貌圖和斷面圖，如圖 1和圖2。從圖中可以看出，該半金屬性二氧化鈦納米管陣列膜的表層為類似陽極氧化鋁模板的多孔形貌，下層為納米管有序陣列。該納米管的平均管徑約為50 nm，平均管壁厚度約為30 nm，長度約為7 μ m，且與純的二氧化鈦納米管陣列膜相比形貌並未發生明顯變化，依然保持較大的長徑比，顯示出極好的結構可控性。實施例2
將工業用純鈦片(純度為99. 9%)依次在丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲清洗乾淨； 按體積比1 :6，分別取濃度> 40%的濃氫氟酸和濃度為38%的濃鹽酸，混合成拋光液；將清洗乾淨的純鈦片放入該拋光液中化學拋光120s ；採用恆壓直流陽極氧化法在拋光後的鈦片上生長二氧化鈦納米管陣列膜以石墨為陰極，鈦片為陽極，室溫下放入含0. 3wt. %氟化銨和0. 05wt.%氫氟酸的分析純乙二醇溶液中對鈦片進行氧化，該陰極和陽極之間的距離為2cm，氧化電壓為45V，氧化時間為600min，氧化過程中用磁力攪拌器進行攪拌，以保證體系溫度和電解液均勻，氧化完成後取出鈦片，用去離子水衝洗，氮氣吹乾後；置於分析純乙二醇溶液中浸泡10 h ；然後放入石英舟，並置於管式爐的石英管中部，密封石英管，對該石英管抽真空至30 Pa，將該石英管的溫度升到800°C，在通入流速為11 SCCM的混合氣氛的條件下保溫60 min，該混合氣氛由流量比為9 :2的氬氣和乙炔組成，之後停止通入乙炔， 使石英管在氬氣氣氛下自然冷卻到室溫，製得半金屬二氧化鈦納米管陣列膜；將該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜放在場發射分析儀承載臺上，作為場發射冷陰極，控制陰極到陽極的距離為100 μ m，將系統抽真空至1. 2X 10_4 Pa，然後緩慢的增加陽極電壓(0 3500 V), 記錄電壓和電流值。本實施例製得的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的XRD譜圖，如圖3所示。圖中顯示，該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜除了具有鈦基底的衍射峰(2 θ =39. 76°，52. 62°， 70.32 °，75. 82 ° )外，還有二氧化鈦銳態礦相衍射峰(2 θ =25 °，37. 52 °，47. 78 °， 53.68 °，68.76 ° )和金紅石相衍射峰(2 θ =27. 14 °，35.76 °，40.94 °，56. 34 °， 62.48° )以及鈦碳氧化合物衍射峰(2 θ =45. 76°，61. 8° )出現，可知該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜由二氧化鈦的金紅石相、銳態礦相和鈦碳氧化合物組成。該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜XPS能譜中的Ti 2Ρ窄掃描譜圖，如圖4所示，從圖中可以看出，該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜除了具有二氧化鈦所具有的特徵峰外，還出現了一些其他的峰，這些峰表明了鈦碳氧化合物的存在；這個結果也能夠從圖5所示的XPS能譜中寬化的0 Is窄掃描譜圖和圖6所示的XPS能譜中寬化的C Is窄掃描譜圖中看出，總之通過XPS能譜圖可知該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜是由二氧化鈦相和鈦碳氧化合物相組成的，這個結果與XRD得到的結果一致。實施例3
將工業用純鈦片(純度為99. 9%)依次在丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲清洗乾淨； 按體積比1 :8，分別取濃度> 40%的濃氫氟酸和濃度為36%的濃鹽酸，混合成拋光液；將清洗乾淨的鈦片放入該拋光液中化學拋光IOs ；採用恆壓直流陽極氧化法在拋光後的鈦片上生長二氧化鈦納米管陣列膜以石墨為陰極，鈦片為陽極，室溫下放入含0. 25wt.%氟化銨和0. 02wt.%氫氟酸的分析純乙二醇溶液中對鈦片進行氧化，該陰極和陽極之間的距離為 5cm，氧化電壓為60V，氧化時間為120min，氧化過程中用磁力攪拌器進行攪拌，以保證體系溫度和電解液均勻，氧化完成後取出鈦片，用去離子水衝洗，氮氣吹乾後；置於分析純乙二醇溶液中浸泡6 h ；然後將浸泡過的鈦片放入耐高溫容器中，並置於管式爐的石英管中部，密封石英管，對該石英管抽真空至200 Pa,將石英管內的溫度升到750°C，在通入流速為12 SCCM的混合氣氛的條件下保溫40 min，該混合氣氛由流量比為9 3的氬氣和乙炔組成，之後停止通入乙炔，使石英管在氬氣氣氛下自然冷卻到室溫，製得半金屬二氧化鈦納米管陣列膜。將該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜放在場發射分析儀承載臺上，作為場發射冷陰極，控制陰極到陽極的距離為60 μ m，將系統抽真空至1.2X10_4Pa，然後緩慢的增加陽極電壓(0 3500 V)，記錄電壓和電流值。本實施例製得的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的電流與電壓特性曲線圖，如圖7 所示。圖中顯示了對稱的電流與電壓關係，說明該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜具有半金屬的特性。實施例4
將工業用純鈦片(純度為99. 9%)依次在丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲清洗乾淨； 按體積比1 :7，分別取濃度> 40%的濃氫氟酸和濃度為37%的濃鹽酸，混合成拋光液，將清洗乾淨的鈦片放入該拋光液中化學拋光60s ；採用恆壓直流陽極氧化法在拋光後的鈦片上生長二氧化鈦納米管陣列膜以石墨為陰極，鈦片為陽極，室溫下在含0. 25wt. %氟化銨和 0. 02wt.%氫氟酸的分析純乙二醇溶液中對鈦片進行氧化，該陰極和陽極之間的距離為4 cm，氧化電壓為40 V，氧化時間為200 min，氧化過程中用磁力攪拌器進行攪拌，以保證體系溫度和電解液均勻，氧化完成後取出鈦片，用去離子水衝洗，氮氣吹乾後；置於分析純乙二醇溶液中浸泡9 h ；然後將浸泡過的鈦片放入石英舟，並置於管式爐的石英管中部，密封石英管，將石英管抽真空至1 Pa，將石英管內的溫度升到750°C，在通入流速為11 SCCM的混合氣氛的條件下保溫50 min，該混合氣氛由流量比為9 2的氬氣和乙炔組成，之後停止通入乙炔，使石英管在氬氣氣氛下自然冷卻到室溫，製得半金屬二氧化鈦納米管陣列膜。將該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜放在場發射分析儀承載臺上，作為場發射冷陰極，控制陰極到陽極的距離為60 ym，將系統抽真空至1.2X10_4Pa，然後緩慢的增加陽極電壓(0 3500 V)，記錄電壓和電流值。本實施例製得的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的電流密度與電場強度曲線圖，如圖8所示，圖中顯示，該陣列膜的電流密度隨電場強度的增加而迅速增加，另外，該陣列膜的開啟電場(開啟電場是指產出ΙΟμΑ/cm2電流所需要的電場)大約為3.0V/ym。可知該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜具有較高的電流密度和較低的開啟電場。場發射是指在電場作用的情況下，電子隧穿過固體表面勢壘的量子力學現象。電子隧穿通過固體表面場發射的過程可以用Rwler-Nordheim方程來描述，簡稱F-N方程。該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的F-N特性曲線圖，如圖9所示，從圖中可以看出，它的場發射呈近似的線性關係，說明其發射行為滿足經典的場發射理論，同時也說明電流密度與電場強度曲線呈指數增加。實施例5
將工業用純鈦片(純度為99. 9%)依次在丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲清洗乾淨； 按體積比1 :5，分別取濃度> 40%的濃氫氟酸和濃度為36%的濃鹽酸，混合成拋光液，將清洗乾淨的鈦片放入該拋光液中化學拋光150s ；採用恆壓直流陽極氧化法在拋光後的鈦片上生長二氧化鈦納米管陣列膜以石墨為陰極，鈦片為陽極，室溫下放入含0. 3wt. %氟化銨和0. 04wt. %氫氟酸的分析純乙二醇溶液中對鈦片進行氧化，該陰極和陽極之間的距離為1 cm，氧化電壓為30 V，氧化時間為5 min，氧化過程中用磁力攪拌器進行攪拌，以保證體系溫度和電解液均勻，氧化完成後取出鈦片，用去離子水衝洗，氮氣吹乾後；置於分析純乙二醇溶液中浸泡4 h ；然後將浸泡過的二氧化鈦納米管陣列放入耐高溫容器中，並置於管式爐的石英管中部，密封石英管，將該石英管抽真空至180 Pa,將石英管內的溫度升到850°C，在通入流速為11 SCCM的混合氣氛的條件下保溫70 min，該混合氣氛由流量比為9 2的氬氣和乙炔組成，之後停止通入乙炔，使石英管在氬氣氣氛下自然冷卻到室溫，製得半金屬二氧化鈦納米管陣列膜；將該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜放在場發射分析儀承載臺上，作為場發射冷陰極，控制陰極到陽極的距離為60 μ m，將系統抽真空至1.2X 10-4 ，然後緩慢的增加陽極電壓(0 3500 V)，記錄電壓和電流值。本實施例製得的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的場發射穩定性圖，如圖10所示， 從圖中可看出該陣列膜的場發射電流密度隨時間波動，波動範圍在10%以內，說明其場發射穩定性較好。實施例6
將工業用純鈦片(純度為99. 9%)依次在丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲清洗乾淨； 按體積比1 :6，分別取濃度> 40%的濃氫氟酸和濃度為38%的濃鹽酸，混合成拋光液；將清洗乾淨的鈦片放入該拋光液中化學拋光IOOs ；採用恆壓直流陽極氧化法在拋光後的鈦片上生長二氧化鈦納米管陣列膜以石墨為陰極，鈦片為陽極，室溫下放入含0. 25wt.%氟化銨和0. Olwt. %氫氟酸的分析純乙二醇溶液中對鈦片進行氧化，該陰極和陽極之間的距離為4cm，氧化電壓為50V，氧化時間為300min，氧化過程中用磁力攪拌器進行攪拌，以保證體系溫度和電解液均勻，氧化完成後取出鈦片，用去離子水衝洗，氮氣吹乾後；置於分析純乙二醇溶液中浸泡8 h ；然後將浸泡過的鈦片放入耐高溫容器中，並置於管式爐的石英管中部，密封石英管，將該石英管抽真空至100 Pa，將石英管內的溫度升到775°C，在通入流速為12 SCCM的混合氣氛的條件下保溫10 min，該混合氣氛由流量比為9 3的氬氣和乙炔組成，之後停止通入乙炔，使石英管在氬氣氣氛下自然冷卻到室溫，製得半金屬二氧化鈦納米管陣列膜；將該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜放在場發射分析儀承載臺上，作為場發射冷陰極，控制陰極到陽極的距離為150 ym，將系統抽真空至1. 2X 10_4 Pa，然後緩慢的增加陽極電壓(0 3500 V)，記錄電壓和電流值。
權利要求
1.一種半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的生長方法，在工業用純鈦片上生長場發射性能優異、能直接作為場發射冷陰極的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜，其特徵在於，該生長方法具體按以下步驟進行步驟1 清洗純鈦片；按體積比1 :4 8，將濃氫氟酸和濃鹽酸混合形成拋光液；步驟2 將步驟1中清洗的純鈦片放入步驟1製得的拋光液中化學拋光10 s 180 s ；步驟3 將石墨和步驟2中化學拋光後的純鈦片放入電解液，對該純鈦片進行氧化；步驟4 將步驟3中氧化後的純鈦片放入乙二醇溶液中浸泡4 h 12 h ；步驟5 將步驟4浸泡後的純鈦片在真空度為1 1 200 Pa、溫度為700°C 850°C、 通入流速為10SCCM 12 SCCM混合氣氛的條件下保溫10 min 90 min，然後在氬氣氣氛下自然冷卻至室溫，製得半金屬二氧化鈦納米管陣列膜。
2.根據權利要求1所述的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的生長方法，其特徵在於，所述步驟1中的清洗是將純鈦片依次在丙酮、無水乙醇和去離子水中超聲清洗乾淨。
3.根據權利要求1所述的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的生長方法，其特徵在於，所述步驟3中的氧化是以石墨為陰極，純鈦片為陽極，保證陰極和陽極之間的距離為1 cm 5 cm,所述的電解液為含0. 2 wt. % 0. 3wt. %氟化銨和0. 01 wt. % 0. 05wt. %氫氟酸的乙二醇溶液，氧化電壓為30 V 60 V，氧化時間為5 min 600 min。
4.根據權利要求3所述的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的生長方法，其特徵在於，所述的氧化過程中用磁力攪拌器攪拌電解液。
5.根據權利要求1所述的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的生長方法，其特徵在於，所述步驟5中的混合氣氛由流量比為9 :1 3的氬氣和乙炔組成。
6.一種權利要求1所述半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的應用，其特徵在於，將該半金屬二氧化鈦納米管陣列膜直接作為場致電子發射冷陰極。
7.根據權利要求7所述的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的應用，其特徵在於，控制陰極到陽極的距離為60 μ m 200 μ m,系統真空度優於1. 2 X 10_4 Pa,陽極電壓的變化範圍為 0 V 3500 V0
全文摘要
本發明公開了一種半金屬二氧化鈦納米管陣列膜的生長方法及其應用，生長時首先清洗純鈦片並製備拋光液；在拋光液中化學拋光清洗的純鈦片；室溫下，將石墨和化學拋光後的純鈦片放入電解液，對純鈦片進行氧化；氧化的純鈦片放入乙二醇溶液浸泡後放入耐高溫反應器中，在一定真空度、溫度和通入混合氣氛的條件下保溫，然後在氬氣氣氛下自然冷卻至室溫,製得半金屬二氧化鈦納米管陣列膜。將該陣列膜直接作為場致電子發射冷陰極。本發明生長方法便於工業化生產，能夠製得性能優良、價格便宜、具有實用價值的半金屬二氧化鈦納米管陣列膜，在場致電子發射顯示材料方面有較好的應用價值。
文檔編號C30B30/02GK102162116SQ20111008499
公開日2011年8月24日 申請日期2011年4月6日 優先權日2011年4月6日
發明者王成偉, 王林青, 陳建彪 申請人:西北師範大學