專利名稱：一種光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于陰極電子學(xué)領(lǐng)域，涉及一種光場(chǎng)調(diào)制的場(chǎng)發(fā)射陰極及其制造方法，尤其是一種通過光纖波導(dǎo)將光場(chǎng)耦合到場(chǎng)發(fā)射納米陰極的方式。
背景技術(shù)：
真空電子器件由于其在高功率、高頻率方面不可替代的優(yōu)勢(shì)，仍然普遍使用于衛(wèi)星通信，國(guó)防等領(lǐng)域。電子源是各類真空電子器件不可或缺的重要部件。目前熱陰極越來(lái)越難以適應(yīng)新型微波器件提出的更高功率，更高頻率，輕型緊湊化的要求。由于場(chǎng)發(fā)射冷陰極的瞬間開啟特性和高電流密度提供能力，采用場(chǎng)發(fā)射冷陰極被看作是未來(lái)高頻，高功率真空電子器件發(fā)展的趨勢(shì)。在大功率微波器件領(lǐng)域，常常要求器件輸出瞬間高功率，這要求電子源工作在脈沖強(qiáng)電流模式。目前強(qiáng)電流電子束脈沖通常由高壓脈沖激勵(lì)傳統(tǒng)的熱陰極產(chǎn)生。然而高壓脈沖由于需要體量龐大的脈沖高壓設(shè)備配套，不利于器件的小型化；所用的熱陰極也在一定程度上限制了其電流輸出能力的進(jìn)一步提高。若能采用脈沖激光來(lái)激發(fā)場(chǎng)發(fā)射冷陰極， 則不僅可能在極短的時(shí)間內(nèi)輸出極高的場(chǎng)發(fā)射電流，而且可以大大降低器件或設(shè)備的體積。激光激發(fā)發(fā)射陰極的另一個(gè)重要的應(yīng)用是超快電子衍射和超快電子顯微技術(shù)。傳統(tǒng)的透射電子顯微鏡采用的是連續(xù)電子束曝光，所獲顯微圖像沒有時(shí)間軸的解析度。為了研究固體材料中分子甚至原子級(jí)別的超快過程，如價(jià)鍵的形成或斷裂，一種超快電子顯微鏡(ultrafast electron microscopy)正引起材料、生物和化學(xué)領(lǐng)域的高度關(guān)注。超快電子顯微鏡的關(guān)鍵在于超快脈沖電子束，為了在極窄脈沖內(nèi)獲得足夠的曝光劑量，要求陰極在瞬間獲得極高的電流密度。熱陰極和傳統(tǒng)的場(chǎng)發(fā)射陰極均難以滿足要求，超快激光激發(fā)的場(chǎng)發(fā)射陰極是最有希望滿足超快電子顯微鏡要求的一種脈沖電子源。因此提出了一種光脈沖調(diào)制的場(chǎng)發(fā)射納米冷陰極，即光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射陰極來(lái)推動(dòng)超快電子顯微成像、高功率脈沖微波器件技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是，提出一種新的激光激發(fā)場(chǎng)發(fā)射納米冷陰極的實(shí)現(xiàn)方法。從而為微波器件以及未來(lái)超快電子衍射系統(tǒng)或超快電子顯微技術(shù)提供一種新型的微型化高頻光脈沖調(diào)制場(chǎng)發(fā)射冷陰極電子源。從而推動(dòng)高性能微波真空電子器件和超快電子分析技術(shù)的發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是—種光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極，包括光纖波導(dǎo)和包覆于光纖波導(dǎo)表面的納米冷陰極；所述納米冷陰極和光纖波導(dǎo)之間設(shè)置有一層透明導(dǎo)電層；所述光纖波導(dǎo)由纖芯和包層構(gòu)成；所述光纖波導(dǎo)的包層部分被去除；所述光纖波導(dǎo)是石英光纖、聚合物光纖或其它材料光纖。
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所述納米冷陰極可以是單根一維納米陰極、多根一維納米陰極、一維納米陰極陣列、單個(gè)二維納米陰極或多片二維納米陰極、二維納米陰極陣列。所述單根一維納米陰極是單根碳納米管、單根氧化鋅納米線或單根金屬納米線； 所述多根一維納米陰極是多根碳納米管、多根氧化鋅納米線或多根金屬納米線；所述單個(gè)二維納米陰極是納米石墨片；所述多片二維納米陰極是多片納米石墨片。所述一層透明導(dǎo)電層是由納米陰極底部相互接觸連接形成的導(dǎo)電層或者是單獨(dú)制作的透明導(dǎo)電層。所述一層透明導(dǎo)電層包覆于部分或全部去除包層的光纖表面。所述單獨(dú)制作的透明導(dǎo)電層至少包括選自IT0、FT0、AZ0、YZ0或石墨烯。所述一維納米陰極陣列至少包括定向排列的碳納米管陣列和定向排列的氧化鋅納米線陣列；所述多片二維石墨片至少包括它們所構(gòu)成的定向排列的納米石墨片的陣列。所述光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極的制備方法，將光纖波導(dǎo)上的包層部分或全部去除，使得光在該區(qū)段傳播時(shí)部分逸出波導(dǎo)表面；然后將納米場(chǎng)發(fā)射冷陰極陣列集成于光纖波導(dǎo)該區(qū)段表面，從而實(shí)現(xiàn)激光到場(chǎng)發(fā)射陰極尖端的耦合；當(dāng)光纖將激發(fā)光引入到場(chǎng)發(fā)射納米冷陰極尖端時(shí)，使得處于場(chǎng)發(fā)射閾值附近的納米冷陰極在光場(chǎng)的作用下開啟， 從而獲得場(chǎng)發(fā)射納米冷陰極。一種光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極的制備方法，包括如下步驟(1)減薄或去除光纖波導(dǎo)上的包層部分；(2)在光纖波導(dǎo)表面制作透明電極；(3)制備場(chǎng)發(fā)射納米陰極；(4)實(shí)現(xiàn)了鍍有透明電極的纖芯上有場(chǎng)發(fā)射納米陰極的光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極。本發(fā)明采用一種光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射陰極，來(lái)實(shí)現(xiàn)激光激發(fā)場(chǎng)發(fā)射納米冷陰極。該納米陰極結(jié)構(gòu)的電子源具有如下顯著優(yōu)勢(shì)①發(fā)射電子的速度高度一致，無(wú)需速度調(diào)制到密度調(diào)制的轉(zhuǎn)換區(qū)間，從而使整個(gè)器件外形尺寸大大減小；②可實(shí)現(xiàn)功率發(fā)射極與電子收集極的分離；③調(diào)速部分的省略，功率輸出極與集極的分離都可使器件效率大幅提高； ④可與半導(dǎo)體激光器件集成，從而可以實(shí)現(xiàn)體積更小的微波器件。


圖1光纖結(jié)構(gòu)示意圖；圖2除去涂覆層的光纖中間段包層去除兩端包層減薄示意圖；圖3除去涂覆層的光纖中間段包層去除兩端包層減俯視圖；圖4光纖的部分包層、纖芯鍍有透明電極膜；圖5光纖的部分包層、纖芯鍍有透明電極膜俯視圖；圖6鍍有透明電極的光纖上生長(zhǎng)的納米線；圖7鍍有透明電極的光纖上生長(zhǎng)的納米線俯視圖；圖8光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射陰極結(jié)構(gòu)示意圖；其中1為纖芯；2為包層；3為透明電極；4為納米線；5為涂覆層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述參考附圖1-8，本發(fā)明的具體實(shí)施方案如下實(shí)施例1 1)光纖包層的減薄或去除。此方案選用的是石英系光纖，其纖芯和包層的主要成分是摻入折射率不同摻雜劑的SiO2，涂覆層是高分子樹脂聚合物丙烯酸酯。如圖1所示結(jié)構(gòu)。先用刀片或剝纖鉗或用熱硫酸腐蝕除去涂覆層，并分別用丙醇、酒精有機(jī)溶劑超聲清洗干凈再干燥。然后用氫氟酸HF腐蝕包層。腐蝕液是由氨水和HF酸按3 1組成的緩沖腐蝕液。在掃描電子顯微鏡下觀察腐蝕程度，當(dāng)包層在腐蝕液中腐蝕到與芯徑大小一般時(shí)取出，最后用去離子水超聲清洗干凈?；虿捎玫豆P去除光纖的涂覆層和包層。實(shí)驗(yàn)中所用為有刀柄的刀筆，頭部的刀片鋒利小巧，經(jīng)過細(xì)心研刮，可以使包層和纖芯自然分離。2)光纖表面濺射ΙΤ0。濺射靶材料為ITO靶，In2O3 SnO2的質(zhì)量比為90% 10%, 純度為99. 99%。上述1)中制備好的光纖作為基片?；帽⒕凭謩e超聲清洗10分鐘后，再用去離子水清洗10分鐘，清潔干凈后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下干燥。濺射室濺射鍍膜時(shí)ITO靶距基片的距離為7. Ocm0本底真空度為3. 0X10_6Pa，氬氣壓強(qiáng)為0. 3Pa，氬氣流量12. Ocm3/ min，濺射功率為150w，鍍膜時(shí)間為lOmin?；虿捎萌苣z一凝膠法制備ITO薄膜。以InCl3 · 4H20和SnCI4 · 5H20為前驅(qū)物，溶于無(wú)水乙醇中，并加入適量的蒸餾水，經(jīng)過攪拌配成均相溶液，并在室溫下靜置48h后形成透明溶膠。溶膠濃度取為1%，銦錫比例為4 1，甩膜速率1500r/min，甩膜時(shí)間20 30s。 經(jīng)過超聲清洗潔凈的光纖纖芯作為基片，甩膜后的基片立即置于管式爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，使得1)中制備的光纖纖芯上獲得ITO薄膜。熱處理初始溫度400°C，熱處理溫度450°C，熱處理時(shí)間20min，鍍膜8次?；虿捎肕OCVD方法在光纖表面制備ITO薄膜。選用銦、錫有機(jī)金屬化合物作為原材，用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積法(MOCVD)制取ITO薄膜。以乙酰丙酮銦[In(C5H7O2)3] 和四甲基錫[(CH3)4Sn]為原材料，在300°C下通過化學(xué)氣相沉積過程中的熱分解和原位氧化制取ITO薄膜，其反應(yīng)方程式為21n (C5H7O2) 3 (氣)+3602 (氣)一In2O3 (固)+30C02 (氣)+2IH2O (氣) (1)(CH3)4Sn(氣)+802 (氣)-Sn02(固)+4C02 (氣)+6H20(氣)⑵3)濺射ZnO子晶。用射頻磁控濺射制備ZnO籽晶層。靶材用ZnO粉末壓靶后在 1200°C空氣中燒結(jié)而成。上述2)中制備的覆有透明電極的光纖作為襯底。99. 99% O2和 Ar按照1 1比例混合作為反應(yīng)氣體。本底真空為10_4Pa，工作壓強(qiáng)為3. OPa.襯底溫度和濺射功率分別為380！和100W.在濺射室中濺射薄膜厚度為120nm.將制備好的ZnO薄膜置于750°C空氣中退火Ih制成ZnO籽晶。4)水溶液法生長(zhǎng)ZnO納米線。配制等摩爾濃度20mmol醋酸鋅(Zn(CH3COO)2 ·2Η20) 和六亞甲基四胺(C6H12N4)水溶液，并加入濃度為28%的氫氧化銨，然后將3)中帶有ZnO籽晶層的光纖豎直放置在溶液中，在95°C恒溫水浴槽中靜置16h，生長(zhǎng)結(jié)束后，用乙醇、去離子水漂洗并干燥，獲得場(chǎng)發(fā)射納米陰極材料ZnO納米線。
實(shí)施例2 1)光纖包層的減薄或去除。選用石英系光纖，其纖芯和包層的主要成分是SiO2, 涂覆層是高分子樹脂聚合物丙烯酸酯。如圖1所示結(jié)構(gòu)。先除去光纖涂覆層。將清洗干凈的光纖用丙酮有機(jī)溶劑浸泡，待表面涂覆層除干凈后從有機(jī)溶劑中取出，然后仔細(xì)清洗裸纖表面的殘留物?；蛴眉す馊コ饫w涂覆層。選用波長(zhǎng)為10.6μπκ重復(fù)頻率為2Hz，脈沖數(shù)為20，脈沖能量密度為250mJ/cm2的紅外TEA CO2激光器；或用波長(zhǎng)為248nm、重復(fù)頻率為1000Hz，脈沖數(shù)為800，脈沖能量密度為452mJ/cm2的KrF準(zhǔn)分子激光器來(lái)去除光纖涂敷。 再用光纖剝離器去除光纖包層。先將光纖放在酒精燈上灼燒，使包層被燒成炭灰狀，然后再用高純度的酒精溶液浸泡然后再擦洗，最后殘余的炭灰殘?jiān)玫镀憧梢匀コ?)光纖表面制作FTO透明電極。采用溶膠一凝膠法制備FTO薄膜。取SnCl2、H2O 溶于無(wú)水乙醇中，摻雜量F Sn(mol)比0. 26，在80°C回流3 5h。按比例緩慢滴加水與乙醇混合液，水醇(體積)比為0. 75，在80°C回流1 3h，調(diào)節(jié)pH值至1. 5 3范圍內(nèi)， 加入甲酰胺，加入NH4F水溶液，配制好的溶液靜置24h待用。以1)中制備好的光纖為基片， 蒸餾水清洗后，用丙酮水溶液浸泡并在超聲波清洗機(jī)中清洗10 30min，烘干后備用。將基片固定在甩膜機(jī)上，以1400r/min的轉(zhuǎn)速甩膜，然后在100°C真空干燥箱中干燥15min，再放入馬弗爐，緩慢加溫至60(TC并恒溫lOmin。重復(fù)以上甩膜過程2—4次，最終在光纖表面制備好FTO透明電極?；虿捎脟婌F熱解法制備FTO薄膜。以乙醇為溶劑，采用噴瓶為霧化裝置，在1)中制備好的光纖上制備透明電極FTO薄膜。分別稱取14. 2g SnCI4*5H20，超聲溶于5mL濃 HCl中；將2.83g NH4F溶于22mL超純水中，再加入到上述溶液中，用乙醇稀釋至50mL，可得SnCI4濃度為0. 81mol/L, NH4F濃度為1. 53mol/L的噴霧熱解液。以1)中制備好的光纖作為襯底，依次用丙醇、酒精和去離子水沖洗干凈，再于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中105°C干燥 IOmin后，在電熱板上加熱到350 500°C。以噴瓶為霧化裝置，噴嘴距離襯底約20cm進(jìn)行噴涂。噴涂20次，相鄰兩次噴涂應(yīng)間隔10 15s。制備好的FTO薄膜，自然冷卻到室溫后即可。3)射頻等離子體化學(xué)氣相沉積法生長(zhǎng)碳納米管。采用射頻等離子體化學(xué)氣相沉積法(RFPECVD)在2)中已做好有透明電極的光纖上生長(zhǎng)碳納米管。將做好透明電極的光纖作為襯底，在丙酮和乙醇中超聲清洗20min并干燥。分別配制濃度lmol/L的Ni (NO3)2溶液， 在襯底上用勻膠機(jī)以5krpm的速度旋涂Ni (NO3) 2溶液，然后在恒溫100°C真空烘烤箱中烘烤 lh，得到表面含有Ni (NO3)2催化劑的襯底。將制備好的襯底放入熱絲和射頻等離子體復(fù)合化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，將反應(yīng)室抽真空至10_3Pa，通入N2氣，在氮?dú)夥障聦⒁r底加熱至500°C， 加熱30min后再通ΛΗ2氣進(jìn)行還原，吐和隊(duì)比例為1 4，還原時(shí)間為60min。隨后在保持 500°C的襯底溫度下，通入CH4氣體，使氣體比例為CH4 H2 N2 = 5 1 1，反應(yīng)氣壓為 28Pa,開啟射頻電源，功率設(shè)置為150W，反應(yīng)45min后在N2氣中降溫至常溫，得到襯底表面長(zhǎng)有碳納米管的光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極。實(shí)施例3 1)光纖包層的減薄或去除。此方案選用硫硒碲化物光纖，聚酰胺涂覆層，S-Se包層，和As-Se-Te纖芯。去除聚酰胺涂覆層。除聚酰胺涂覆層可選用有機(jī)溶劑甲醇、丙酮、 四氯化碳，其中最好的溶劑是四氯丁一醇。把光纖浸泡在四氯丁一醇溶劑中，3 4min后
6取出，取出后馬上超聲清洗并干燥；去除S-Se包層。把上述去除了涂覆層的光纖浸泡在 0. 2mol/L的NaOH溶液中，在室溫下大約18h后取出便可洗刷掉S-Se包層。2)光纖表面制作AZO透明電極。采用磁控濺射法在1)中制備好的光纖表面制備AZO透明電極。濺射電源為直流電源，采用恒功率模式，濺射功率為6400W，功率密度為 5. 86W/cm2。濺射靶材為純度99. 95%的ZnO摻有2% Al2O3 (wt% )靶。靶材與基板的距離為80mm。濺射室本底真空1. OX 10_3Pa，工作氣體為高純氬氣85% Ar和15% H2混合氣，工作壓力維持在0. 5Pa?；瑸?)中制備好的光纖，有機(jī)溶劑與去離子水清洗干凈烘干后，置于基片旋轉(zhuǎn)架上，在隔離室20(TC預(yù)熱后，勻速進(jìn)入濺射室沉積AZO膜層?；蛟诠饫w表面制作YZO透明電極。采用射頻磁控濺射法用MIS-500B型超高真空磁控濺射與離子束濺射聯(lián)合設(shè)備在1)中準(zhǔn)備好的光纖上制備YZO薄膜。靶材為ZnO Y2O3 陶瓷靶材，靶材直徑76. 2cm,厚度5mm，Y2O3的摻雜量為3. 0% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，Y2O3和ZnO的純度均為99. 95%。襯底為1)中制備好的光纖，襯底經(jīng)丙酮、酒精和去離子水超聲清洗，而后置于烘烤箱中烘干。襯底與靶的距離為4. 5cm。濺射室的本底真空為1.5X10_4Pa。薄膜沉積之前，先預(yù)濺射30min以清除靶表面的雜質(zhì)。濺射氣體為99. 999%高純氬氣，氬氣流量為30mL/min，濺射氣壓變化范圍為2Pa，濺射功率為50W。3)氣相沉積法制備碳納米管。此方案選用額定溫度為1000°C的管式電阻爐，2)中制備好的光纖為碳納米管的生長(zhǎng)基底。稱取5g催化劑二茂鐵晶體溶于IOOml —甲苯中，靜置24小時(shí)以上。基底超聲清洗30min并烘干，推入管式電阻爐石英反應(yīng)室恒溫位置。通入氮?dú)?，流量為lOOml/min，升溫至800°C。再調(diào)整氮?dú)饬髁康絣OOOml/min，并通入氫氣，氫氣流量為400ml/min。將配好的二甲苯反應(yīng)液置于反應(yīng)瓶中，插入輸液管并將輸液管的另一端插入載氣管氮?dú)獾膶?dǎo)管中，并調(diào)節(jié)流量10滴/min。反應(yīng)30min后，停止通入氫氣，調(diào)小氮?dú)饬髁?，使反?yīng)在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣下冷卻至常溫取出，至此實(shí)現(xiàn)了鍍有透明電極的纖芯上有碳納米管的光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種激光脈沖調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米冷陰極，推動(dòng)了高性能微波真空電子器件和超快電子分析技術(shù)的發(fā)展。超快電子顯微成像、高功率脈沖微波器件等重大的新興應(yīng)用領(lǐng)域正受限于窄脈沖電子源技術(shù)的發(fā)展。目前窄脈沖(<nS)通常采用高壓脈沖激發(fā)來(lái)產(chǎn)生。由于高壓脈沖電源體積龐大，其應(yīng)用受到極大限制。光脈沖激發(fā)場(chǎng)發(fā)射陰極是一條新的思路，在原理上有著易調(diào)制、高效率和超高頻率的優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)這一問題，本發(fā)明提出一種光脈沖調(diào)制的場(chǎng)發(fā)射納米冷陰極，以期實(shí)現(xiàn)一種高效率緊湊型窄脈沖場(chǎng)發(fā)射電子源。推動(dòng)超快脈沖場(chǎng)發(fā)射電子源技術(shù)的發(fā)展。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極，其特征在于包括光纖波導(dǎo)和包覆于光纖波導(dǎo)表面的納米冷陰極；所述納米冷陰極和光纖波導(dǎo)之間設(shè)置有一層透明導(dǎo)電層；所述光纖波導(dǎo)由纖芯和包層構(gòu)成；所述光纖波導(dǎo)的包層部分被去除。
2.如權(quán)利要求1所述光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極，其特征在于所述光纖波導(dǎo)是石英光纖、聚合物光纖或其它材料光纖。
3.如權(quán)利要求1所述光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極，其特征在于所述納米冷陰極可以是單根一維納米陰極、多根一維納米陰極、一維納米陰極陣列、單個(gè)二維納米陰極或多片二維納米陰極、二維納米陰極陣列。
4.如權(quán)利要求3所述光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極，其特征在于所述單根一維納米陰極是單根碳納米管、單根氧化鋅納米線或單根金屬納米線；所述多根一維納米陰極是多根碳納米管、多根氧化鋅納米線或多根金屬納米線；所述單個(gè)二維納米陰極是納米石墨片；所述多片二維納米陰極是多片納米石墨片。
5.如權(quán)利要求3所述光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極，其特征在于所述一層透明導(dǎo)電層是由納米陰極底部相互接觸連接形成的導(dǎo)電層或者是單獨(dú)制作的透明導(dǎo)電層。
6.如權(quán)利要求3所述光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極，其特征在于所述一層透明導(dǎo)電層包覆于部分或全部去除包層的光纖表面。
7.如權(quán)利要求5所述光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極，其特征在于所述單獨(dú)制作的透明導(dǎo)電層至少包括選自ITO、FT0, AZO、YZO或石墨烯。
8.如權(quán)利要求3所述光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極，其特征在于所述一維納米陰極陣列至少包括定向排列的碳納米管陣列和定向排列的氧化鋅納米線陣列；所述多片二維石墨片至少包括它們所構(gòu)成的定向排列的納米石墨片的陣列。
9.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極的制備方法， 其特征在于將光纖波導(dǎo)上的包層部分或全部去除，使得光在該區(qū)段傳播時(shí)部分逸出波導(dǎo)表面；然后將納米場(chǎng)發(fā)射冷陰極陣列集成于光纖波導(dǎo)該區(qū)段表面，從而實(shí)現(xiàn)激光到場(chǎng)發(fā)射陰極尖端的耦合；當(dāng)光纖將激發(fā)光引入到場(chǎng)發(fā)射納米冷陰極尖端時(shí)，使得處于場(chǎng)發(fā)射閾值附近的納米冷陰極在光場(chǎng)的作用下開啟，從而獲得場(chǎng)發(fā)射納米冷陰極。
10.一種光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)減薄或去除光纖波導(dǎo)上的包層部分；(2)在光纖波導(dǎo)表面制作透明電極；(3)制備場(chǎng)發(fā)射納米陰極；(4)實(shí)現(xiàn)了鍍有透明電極的纖芯上有場(chǎng)發(fā)射納米陰極的光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖波導(dǎo)型光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射納米陰極及其制備方法。該光調(diào)制場(chǎng)發(fā)射的納米陰極是指在光纖表面制作場(chǎng)發(fā)射納米陰極，激光在沿光纖傳播的途中將光能傳遞給場(chǎng)發(fā)射陰極，使得處于場(chǎng)發(fā)射閾值附近的納米冷陰極在光場(chǎng)的作用下開啟，以實(shí)現(xiàn)一種光調(diào)制的場(chǎng)發(fā)射冷陰極。從而為微波器件以及超快電子衍射系統(tǒng)或超快電子顯微技術(shù)提供一種新型的微型化高頻光脈沖調(diào)制場(chǎng)發(fā)射冷陰極電子源。
文檔編號(hào)H01J1/304GK102522282SQ201110384129
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者劉衛(wèi)華, 李昕, 王小力, 賀永寧, 馬可, 魏仙琦 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)