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。     

后栅型场发射显示器窜压现象的研究

提出后栅型场发射显示器(FED)测试过程中的窜压现象,解释该现象的产生原因。阴极电极侧壁场发射电子轰击栅极导致电压表示数发生变化。针对此问题设计一种具有沟槽状介质层结构的后栅型FED从而避免阴极电极侧壁的电子发射。采用全印刷技术制作场发射显示阵列。实验表明此器件具有良好的发射稳定性及栅压调控特性,有效杜绝窜压现象的发生。阳极电压为600 V,栅极电压在100~250 V范围内对阳极电流有良好的调控作用。     

常开型后栅极场致发射显示板工作特性的研究

常开型后栅极场致发射显示板是一种新型的场致发射器件.它直接利用阳极使阴极产生场致电子发射,而通过埋在阴极之下的栅极上施加负电压来阻止阴极产生场致电子发射来调制显示所需的图像.为了研究该场致发射显示板的阴极发射特性,本文采用有限元法对场致发射区域内的电场分布进行了模拟计算,用Fowler-Nordheim(F-N)公式计算了阴极表面的发射情况.并研究了阳极电压、阴极电压、阴调距、阴极宽度和阴极厚度等参数的改变对阴极发射特性和栅极调制能力的影响.计算结果显示阴极发射特性和栅极调制能力与上述电参数和结构参数关系密切,从而为优化设计这种显示器件提供了方向.     

共面双栅极金刚石薄膜FEAs的计算机模拟

本文提出共面双栅极金刚石薄膜的场发射阵列阴极 (FEAs) ,它由平行的栅极、共面反射极和长条型的金刚石薄膜场发射体组成。采用PIC粒子模拟软件MAGIC模拟这种结构的电子轨迹、相空间图和发射电流 电压等特性 ,并与只有栅极时的情况进行对比 ,表明反射极对电子注有会聚作用 ,能形成层流性良好的电子注 ,该结构可应用于场发射平面显示器等真空微电子器件中     

后栅结构SnO2场致发射显示器件的研制

采用高温气相法生长SnO2纳米线,扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析表明所生长的SnO2纳米线大小均匀,直径约为150 nm,长可达10μm。结合丝网印刷法转移SnO2,制备成阴极阵列。封接阴极板与荧光屏成后栅型场致发射显示(FED)器件,测试其场致发射性能,分析讨论栅极电压和阳极电压对场发射性能的影响。实验表明后栅型SnO2-FED具有良好的栅极调控作用,在1600 V阳极电压和200 V栅极电压下工作实现全屏发光,平均发光亮度为560 cd/m2,具有潜在的应用前景。     

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.     

共面双栅极金刚石薄膜FEAs的计算机模拟

本提出共面双栅极金刚石薄膜的场发射阵列阴极（FEAs)，它由平行的栅极，共面反射极和长条型的金刚石薄膜场发射体组成，采用PIC粒子模拟软件MAGIC模拟这种结构的电子轨迹，相空间图和发射电流－电压等特性，并与只有栅极时的情况进行对比，表明反射极对电子注有会聚作用，能形成层流性良好的电子注，该结构可应用于场发射平面显示器等真空微电子器件中。     

SiO2/聚酰亚胺/SiO2复合薄膜绝缘性能及基于聚酰亚胺复合薄膜的后栅型场致发射性能的研究

使用射频磁控溅射和化学溶液法制备了SiO2/聚酰亚胺(PI)/SiO2绝缘膜。分别使用X射线衍射、扫描电镜对薄膜结构和薄膜表面形貌进行了表征;利用超高阻微电流测试仪测试了SiO2/PI/SiO2复合绝缘膜漏电流和电压击穿特性;采用SiO2/PI/SiO2作为绝缘膜,制作了后栅型场致发射器件,使用场发射测试系统测试了器件的开启电压、发射电流以及发光亮度。结果表明:SiO2/PI/SiO2复合绝缘膜具有高的击穿电压和低的漏电流密度,后栅器件中栅极对阴极表面的电场强度调控作用明显,阳极电压为750V时,栅极开启电压为91 V,阳极电流可达384μA,栅极漏电流仅为59μA,器件最高亮度可达600 cd/m2。     

前栅极碳纳米管场发射显示板关键结构参数的研究

前栅极碳纳米管场发射显示板是一种常用的场致发射器件。该器件通过栅极与阴极之间形成的电场产生场致发射电子,在阳极高压的作用下,电子从电场中获得能量,轰击荧光粉产生可见光。本文采用模拟计算的方法研究了标准结构场发射区域内的电场分布、阴极表面的发射情况、电子轨迹和着屏束斑。并研究了关键结构参数在公差范围内变化对阴极发射特性和阳极着屏束斑的影响。计算结果显示,阴极发射状况和阳极束斑对结构参数的变化非常敏感,也证明了前栅极结构对工艺要求十分严格。     

后栅极场发射显示板结构参数在公差范围内变化对工作特性的影响

后栅极场发射显示板是一种常用的场致发射器件。该器件结构由阳极、阴极和栅极组成,并且栅极置于阴极背面。本文采用模拟计算的方法研究了标准结构场发射区域内的电场分布、阴极表面的发射情况、电子轨迹和着屏束斑。并研究了关键结构参数在公差范围内变化对阴极发射特性和阳极着屏束斑的影响。计算结果显示结构参数在公差范围内的变化对阴极发射状况,阳极束斑栅极调制特性的影响很小,进而证明了后栅极结构对工艺一致性要求较低。     

镍硅颗粒膜的表面传导电子发射特性

本文提出采用镍硅颗粒薄膜作为表面传导电子发射显示的发射体材料,通过光刻和磁控溅射在两电极(10μm间隙)之间制备30 nm厚的镍硅颗粒膜。施加三角波电压进行电形成工艺,并测试了器件的电学特性。获得主要结果有,在器件阳极电压2000 V和器件阴极电压13 V的作用下,可以重复探测到稳定的器件发射电流,并且随器件阴极电压的增加而明显增加,最大的发射电流达到了1.84μA(共18个单元);电形成过程中,单个发射体单元的薄膜电阻从13Ω增加到10913Ω;通过对器件发射电流的Fowler-Nordheim结分析,可以确定电子发射机理属于场致电子发射。     

自封闭低电压真空微电子二极管阵列研究

对真空微电子二极管阵列的结构及其制造工艺技术进行了研究，重点集中在该类器件的核心，即场致发射尖锥阵列的制造及自封闭真空空腔形成技术的研究。采用不同的阴极发射尖锥材料，在优化的几何结构和工艺条件下研制成功了性能良好的自封闭低电压真空微电子二极管阵列，在U≤5V条件下，对Mo锥和Ti锥分别获得3．7μA每尖锥和9．5μA每尖锥的发射电流。同时对真空微电子二极管阵列的结构参数与电流-电压特性间的关系，影响场发射特性的各种因素进行了分析讨论。     

单晶LaB_6尖锥几何结构对场发射性能影响的CST模拟

单晶LaB_6尖锥有望成为理想的场致电子发射阴极,采用三维粒子模拟软件Computer Simulation Technology(CST)对尖锥曲率半径在0.1~10μm范围内的系列单晶LaB_6尖锥阴极的场致发射特性进行了模拟。研究结果表明,单晶LaB_6尖锥的电子发射轨迹为倒立锥形,锥尖处电位线最密集且场强最大,且随锥尖曲率半径的减小,锥尖处场强增大,发射电流增大。当LaB_6尖锥的锥角40°,锥高Ht=2 mm,锥尖曲率半径Rt=0.1μm时,尖锥获得最佳场发射性能:电场强度E=7.22×107V/cm,发射电流I=25.5μA。为具有优良场发射性能的单晶LaB_6尖锥场发射阴极的几何结构设计和加工提供了理论指导。     

平栅型双层膜阴极的脉冲电压处理及场致发射性能研究

采用脉冲电压法对平栅双层膜阴极进行处理,进一步提高其场致发射性能。采用磁控溅射法在平行栅电极上溅射氧化铋薄膜和氧化锡薄膜,并对薄膜进行AFM分析,通过场致发射测试结果表明,经过脉冲电压法处理后的平行栅双层膜阴极的发射性能,如亮度、均匀度等有了很大的提高,阳压为3 000 V,栅压为190 V,其腔体亮度可达462 cd/m2。平行栅双层膜阴极的脉冲电压处理可以有效改善阴极的场发射性能,为改善SED阴极结构及材料提供了一条有效的实验方法。     

碳纳米管薄膜场发射器件中栅极的调制特性研究

三极结构的场发射器件的研究备受关注,栅极的调制特性是三极结构的主要研究对象.本文通过计算机模拟分析碳纳米管薄膜层表面的电场分布,结合在二极结构中碳纳米管薄膜发射的实验结果,将两者代入Fowler-Nordheim公式中求得三极结构中阴极发射电流,得到不同栅极电压对发射电流的调制关系.     

场发射X射线管电子光学系统的设计和研究

设计了一种基于场发射阵列阴极的X射线管结构。制备了金属尖锥阵列场发射阴极, 结果表明该阴极具有良好的电子发射能力和稳定性, 在阳极电压为3400 V的条件下, 发射电流达1.46 mA, 电流密度达516.4 mA/cm², 适合应用于X射线管中。利用CST粒子工作室仿真软件对X射线管的电子光学系统进行计算, 得到了可行的结构方案, 结构由阵列阴极、聚焦极和阳极组成, 阴极与聚焦极等电位, 该结构中阴极面积为10 mm×2 mm, 总发射电流约为10 mA, 满足X射线管的发射要求。阳极电子束斑大小为1 mm×1 mm, 可得到有效焦点大小为0.58 mm×1 mm的X射线。研究为进一步制造高分辨率的场发射X射线管打下了基础。     

厚膜工艺制备后栅极场发射显示板的研究

讨论了包括丝网印刷、厚膜光刻、荧光粉沉积成膜、喷涂等厚膜工艺以及后栅极结构场致发射显示屏的制备工艺。研究了老炼工艺对阴极发射特性的改善。采用全厚膜工艺制备了2英寸后栅极场发射显示板样屏,在阳极距为1mm的后栅极结构中,阳极工作电压为2kV时,通过对样屏的测试分析,阴极开关范围差小于100V,达到了行列低压寻址驱动的要求,验证了全厚膜制备后栅极场发射显示板的可行性。     

基于全印刷技术的四针状氧化锌表面传导场发射器件

利用全丝网印刷技术制备四针状氧化锌表面传导场发射器件,并测试其场发射性能。SEM表明所合成的四针状氧化锌均匀地沉积在阴栅间隙,形成传导层。场发射测试结果表明,随着阳极电压增高,阳极电流增大,开启电压降低。当阳极电压为2 400 V时,器件的开启电压降为70 V;栅压为120 V时,器件最高亮度达550 cd/m2。对器件进行450 min的电流稳定性跟踪测量,其阳极电流波动在4%以内,表明该器件具有良好的场发射稳定性。     

气体对氮化钽热场阴极发射特性的影响

氮化钽(Ta_2N)热场发射阴极有低、高两种发射状态。在这种阴极不馈有电压也不加温情况下,于一定时间内分别曝露于氧、氮、氧等微量气体中,实验结果表明这对其场发射特性无明显影响。在馈有电压并加温到1290℃以上情况下,当注入气体分压强达10~(-4)Pa量级时,气体种类不同,氧化钽场阴极的特性有不同的变化:对于氧,其场发射电流变化最大,并在场发射图象中增添出现了两个相应于(100)和(010)等晶面发射的“氧特征点”,其亮度超过了相应于(111)、(112)等晶面的亮点;对于氮,场发射电流约有20%的增高,场发射图象也略有变化,但仍以(111)等晶面发射为主;对于氢,场发射电流和图象均无明显改变。最后,还对气体影响氮化钽热场阴极发射特性的机理进行了讨论。     

ZnO纳米材料制备及其场发射性能的研究

采用水热法制备形貌和尺寸各异的纳米ZnO材料。用X射线衍射分析仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试产物结构和表面形貌,分析影响纳米ZnO材料生长的因素,探讨纳米ZnO的生长机理。研究了各种形貌ZnO阵列的场致发射特性。实验结果表明,在各种ZnO纳米结构中,纳米管的场致发射性能最好,其最大电流密度可达到0.2mA/cm2,开启场强2.5V/μm,为寻求良好场发射性能的ZnO纳米材料提供了一个可行的途径。