金刚石薄膜电子场发射研究进展

综述了近来金刚石和类金刚石薄膜电子场发射性能的研究进展，金刚石薄膜是出色的场发射材料，由于其很低的或者是负的电子亲和势（导带能级粒于真空能级之上）和良好的化学稳定性，在真空微电子和场发射显示领域具有广阔的应用前景。     

基于碳纳米管薄膜构建场发射平面显示器的阴极结构

碳纳米管场发射平面显示器具有工作电压低、功耗低和制造成本低等优势,近年来基于碳纳米管场发射平面显示器的研究与应用研发已成为显示技术领域研究的热点之一,并已取得丰富成果。简要回顾了碳纳米管用于场发射的机理以及用于场发射平面显示器的优势,主要介绍了碳纳米管用于场发射平面显示器研究的一些进展和一些亟待解决的问题,包括碳纳米管阴极薄膜的制备、碳纳米管阴极工作稳定性与寿命的改进以及阴极结构的设计等,并展望了碳纳米管用于场发射平面显示器的发展前景。     

表面镀钛对金刚石薄膜场发射特性的影响

利用等离子体化学气相（MWPCVD）沉积法在Si（100）面上沉积了金刚石薄膜,采用SEM、AFM、XRD、Raman、XPS等方法对薄膜的结构及表面形貌进行了分析。为提高薄膜的场发射性能,在金刚石表面溅射了金属Ti,对比金刚石薄膜、金刚石／金属Ti复合薄膜的场发射性能,结果表明,金刚石／金属Ti薄膜的发射电流密度更大,且随着电场的增加电流密度急剧增加,开启电场低,约为3V／μm,当电场为25V／μm时发射电流密度可达到1400mA／cm2,并在机理上进行了一些探索,对金刚石／金属复合结构薄膜的场发射性能研究有重要意义。     

电泳法制备纳米金刚石场发射阴极

用电泳法制备了纳米金刚石场发射阴极，研究了不同热处理环境对场发射性能的影响．在气氛炉中热处理的样品其阈值场强为8．0V/μm，场发射电流密度在17．7V/μm场强下可达到1361aA/cm^2；而在真空环境中热处理样品的场发射特性与之相比有明显提高，其阈值场强为3．83V/Hm，场发射电流密度在9．44V/μm场强下可达到2801aA/cm^2。用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对样品表面的结构、成份及形貌进行分析，表明真空环境下的热处理，更有利于样品的电子发射．     

我国首次合成纳米级金刚石晶体薄膜

深圳市雷地科技实业有限公司在常温下生产的金刚石膜是国际上首次发现的纳米级金刚石材料,这是我国新材料领域的重大突破,这一成果将使金刚石膜材料的应用前景更加广阔。 纳米级金刚石晶体膜除具有金刚石的高硬度、化学惰性等优良性能外,还具有自然清洁、自然灭菌、耐磨损、冷阴极场发射及阻隔热辐射等纳米材料性     

类金刚石膜的光学及场发射性能研究现状

类金刚石膜以其优良的性能广泛应用于机械、电子、光学和生物学等许多领域,主要介绍了DLCF的光学及场发射性能研究进展,并对研究现状进行了分析和展望。     

氢等离子体处理对类金刚石膜场发射性能的影响

采用大功率、高重复频率、准分子激光溅射热解石墨靶制备了类金刚石膜,研究了直流辉光氢等离子体处理对类金刚石膜的场发射性能的影响。结果表明:氢等离子体处理后,类金刚石膜的场发射性能明显提高,其发射阈值电场由26V/μm下降到19V/μm。氢等离子体刻蚀除去了类金刚石膜生长表面的富含石墨的薄层,露出的新表面具有较低的功函数;膜表面的悬键被氢原子饱和,进一步降低了电子亲和势,改善了膜的场发射性能。     

金刚石膜冷阴极场发射平板显示研究

冷阴极场发射显示(FED)是自1991年以来得到迅速发展的一种新的平板显示技术。由于FED和CRT一样是阴极电子发射主动型发光,因此具有亮度高、响应快、视角宽、色彩饱和度好等一系列优点,且能量转换效率高,因而倍受人们重视,并以惊人的速度发展。 自1996年起,我们研究组在国家863计划新材料领域专家委员会的资助与支持下,以金刚石等碳基薄膜的冷阴极场发射平板显示为研究内容,开展了一系列研究工作,并取得了一些有重要意义的研究成果。     

霍尔离子源制备类金刚石薄膜研究

采用霍尔离子源沉积类金刚石薄膜是近年来新出现的一种方法，本文研究了自行研制的霍尔离子源的性能以及采用此离子源制备类金刚石薄膜及工艺参数的影响。结果表明，霍尔离子源在较低的电压即可起辉，可提供稳定的能量较低的离子束流。采用霍尔离子源沉积类金刚石薄膜的沉积速率约为O．5nm/s。随着霍尔离子源灯丝电流的升高，离子源放电电压下降，制备的类金刚石薄膜的硬度下降。放电电流的变化对类金刚石薄膜的硬度影响不大。     

霍尔离子源制备类金刚石薄膜研究

采用霍尔离子源沉积类金刚石薄膜是近年来新出现的一种方法 ,本文研究了自行研制的霍尔离子源的性能以及采用此离子源制备类金刚石薄膜及工艺参数的影响。结果表明 ,霍尔离子源在较低的电压即可起辉 ,可提供稳定的能量较低的离子束流。采用霍尔离子源沉积类金刚石薄膜的沉积速率约为 0 5nm/s。随着霍尔离子源灯丝电流的升高 ,离子源放电电压下降 ,制备的类金刚石薄膜的硬度下降。放电电流的变化对类金刚石薄膜的硬度影响不大。     

二极管型碳基膜场发射显示器的制作(英文)

介绍了一套简单、低成本的制作二极管型碳基膜场发射显示器模块的制作方法.该显示单元模块为16 * 16矩阵型点阵,可根据实际需要拼接成各种尺寸.器件的阴极和阳极均采用丝网印刷技术,包括:阴极导电图形、CNT图形、阳极荧光图形的印刷.各膜层图形经过精心设计以实现矩阵选址.使用低玻粉将阴极和阳极烧结之后,采用超高真空排气台进行排气,然后装配上驱动电路,即实现了单元碳基膜场发射显示器模块的制作.另外,为了改善CRT荧光粉的黏附性差和电阻率低的问题,我们往CRT荧光粉浆料中分别加入了碳纳米管和硝酸镁,得到了更好的发光性能.     

大面积印刷纳米金刚石薄膜的场致发射的研究

研制了特定比例的纳米金刚石浆料,采用了丝网印刷工艺在石墨衬底上大面积印制了纳米金刚石场发射薄膜,实验探索了石墨衬底纳米金刚石薄膜的烧结工艺和后处理过程,利用扫描电镜(SEM)观察了纳米金刚石膜的表面形貌,经后处理的薄膜中纳米金刚石露出薄膜表面,纳米金刚石的棱角是天然的发射体.采用本课题组研制的多功能场发射测试台在10-6Pa的真空条件下进行了场发射特性的测试,结果发现石墨上低成本大面积印刷的纳米金刚石薄膜具有均匀稳定的场发射特性,作为电子器件的理想冷阴极发射,可在宇宙飞船、原子反应堆等恶劣条件下工作的平面显示器中得到应用.     

碳纳米管场发射阴极的制备及其场发射特性

采用电泳法将碳纳米管组装到电化学淀积的银台阵列上作为场发射阴极并研究了它的场发射特性.场发射特性测试结果表明:该阴极具有优异的场发射特性,开启电场为2.8V/μm,在应用电场为5.5V/μm时,发射电流密度达到1.7mA/cm2.具有优异的发射性能的原因可以归结到银台的边缘和银台类山状的表面增强了碳纳米管的场致电子发射.该阴极制备工艺简单、发射特性优异,且容易实现大面积制备,可以应用到大面积场发射显示器件中.     

Fabrication of high frequency ZnO thin film SAW devices on silicon substrate with a diamond-like carbon buffer layer using RF magnetron sputtering

Diamond-like carbon (DLC) film is a promising candidate for surface acoustic wave (SAW) device applications because of its higher acoustic velocity. A zinc oxide (ZnO) thin film has been deposited on DLC film/Si substrate by RF magnetron sputtering; the optimized parameters for the ZnO sputtering are RF power density of 0.55 W/cm², substrate temperature of 380 °C, gas flow ratio (Ar/O₂) of 5/1 and total sputter pressure of 1.33 Pa. The results showed that when the thickness of the ZnO thin films was decreased, the phase velocity of the SAW devices increased significantly.     

基于氧化锌纳米线表面传导场发射阴极的研究

利用热蒸发和丝网印刷技术在玻璃基底上成功制备了氧化锌纳米线表面传导场发射阴极阵列,并测试其场发射性能。扫描电镜表明,在氩气和氧气流量分别为60和1mL/min,反应温度550℃保温30min条件下制备的氧化锌纳米线均匀垂直生长在玻璃基底上,直径大约在80～200nm,长度〉7μm。场发射测试表明,在阳压2000V和阴阳间距为500μm时,ZnO纳米线表面传导场发射阴极的开启电压为70V;在栅压为96V时,电子发射效率为26.2%,高于传统报道的表面传导电子发射器件,在经过80min的老练后发射接近稳定,平均发射电流接近135μA,表明ZnO纳米线表面传导场发射阴极有着稳定高效的场发射性能。     

应用于场致发射的掺杂纳米金刚石膜的研究

场致发射是一种新型显示技术,具有良好应用前景,场发射显示器的核心内容是场发射阴极材料,纳米金刚石由于低表面粗糙度、低场发射强度、高发射电流密度、大比表面积、网状结构以及高密度悬挂键等优秀电化学性能成为场发射的理想阴极材料.本文阐述了化学气相沉积法制备纳米金刚石薄膜的沉积装置、预处理和工艺参数,并介绍了金刚石掺杂机理和掺入元素的研究现状.     

电泳沉积制备平行栅碳纳米管场发射阴极的研究

利用磁控溅射、光刻、湿法刻蚀和电泳技术在玻璃基片上成功制备平行栅场发射阴极阵列,用光学显微镜、场发射扫描电镜和拉曼光谱观察了碳纳米管的形貌和结构,并测试所制备的平行栅碳纳米管阴极的场发射性能.光学显微镜和场发射电子显微镜测试表明,平行栅结构阴极和栅极交替地分布,同一个平面内,CNTs有选择性地沉积在平行栅结构中的阴极表...     

用玻璃粉作粘结剂制备碳纳米管厚膜及其场发射特性

研究了用涂敷法制备的碳纳米管（CNT）厚膜及其场发射特性,裂解法获得的碳纳米管与玻璃粉等混合、研磨,直接涂敷在Si基底上,经烧结后制成碳纳米管厚膜,二极结构测量的结果表明,碳纳米管厚膜有较低的开启电场（1.0～1.25V/μm）,场强为5V/μm时,电流密度达到了50μA/cm^2.该工艺的烧结过程应控制好,加热时间稍长会使CNT厚膜的场发射性能很快下降,时间过长会使CNT处在厚膜表面之下,无法有效发射电子.浆料中的玻璃粉比例增大时,碳纳米管阴极的场发射性能会有所降低.     

一种提高碳纳米管场发射特性方法

针对碳纳米管场发射显示器亮度低、发光均匀性差的问题,提出了氧化锌掺杂的方法.通过将氧化锌(ZBO)颗粒和碳纳米管(CNTs)及其他有机物按比例配成浆料,丝网印刷制作了阴极试样.场发射特性研究结果表明:与具有同样印刷面积的普通CNT试样比较,掺杂试样的开启电场从1.70 V/μm降低到1.17 V/μm;在2.05 V/μm场强下发射电流从185μA上升到510μA.且掺杂氧化锌试样具有较好的发射稳定性和均匀性.通过微观表征和特性测试,初步推断场发射特性的提高的原因:由于混合掺杂试样中氧化锌地填充在碳纳米管之间或者覆盖在顶上,提高了膜层导电性,改善了发射体的热传导性,且增加了有效发射体密度.     

电泳沉积碳纳米管场发射阴极研究进展

电泳法是一种工艺简洁、低能耗、低成本的薄膜制备工艺.基于电泳技术的碳纳米管薄膜具有对基底类型和形状要求低、常温操作等优势,尤其适宜于在复杂不规则基底和低熔点材料上的应用.在阐述了电泳法的工艺特点的基础上,本文总结了应用电泳技术制备碳纳米管薄膜的方法,讨论了丰富多样的碳纳米管电泳液制备工艺,介绍了碳纳米管薄膜作为场发射阴极在真空电子领域的应用开发新进展.