金刚石聚晶碳膜场发射的场增强特征研究

利用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD),在镀金属钛的纯平陶瓷衬底上制备出一层微米量级的类球状金刚石聚晶颗粒碳膜。通过拉曼光谱仪、X射线衍射仪分析了碳膜的成分,通过扫描电子显微镜观察了碳膜的外部形貌。最后利用场发射的二级结构装置测试了碳膜的场发射性能。讨论了金刚石聚晶碳膜的场发射机理,得出碳膜场发射性能优异的原因是金刚石聚晶碳膜表面存在强大的场增强现象。     

两种金刚石碳膜的制备及其场发射特性研究

对相同的衬底进行不同的处理后，放入微薄等离子体腔中，在不同的条件下制备出纯平金刚石碳膜和球状金刚石聚晶颗粒碳膜，通过扫描电镜、拉曼光谱、Ｘ射线分析碳膜的形貌与结构，利用场发射二级结构研究两种金刚石碳膜的场发射性能，简单分析了不同碳膜的成因和场发射性能。     

微米金刚石聚晶薄膜场发射点的研究

采用微波等离子化学气相沉积方法,以甲烷和氢气为反应气体,在镀有金属钛的陶瓷衬底上,制备了微米金刚石聚晶薄膜.利用扫描电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱对薄膜的化学组成、微观结构和表面形貌进行了表征.用二级结构的场发射仪和扫描隧道显微镜研究了薄膜的场发射性能,结果表明微米金刚石聚晶薄膜发射点主要来源于聚晶颗粒.进一步研究了单个聚晶颗粒表面不同区域的发射性能,发现多种因素对场发射的性能有影响.     

衬底对微米金刚石聚晶薄膜生长及场发射特性的影响

摘要：本文在陶瓷衬底上面利用磁控溅射的方法镀上一层厚金属钛,用不同方法对金属钛层进行表面处理,处理后的衬底放在微波等离子体化学气相沉积腔中,在相同的沉积条件下制备出不同微米金刚石薄膜。对不同的薄膜的微观表面形态、结构组成进行对比研究;对不同的薄膜用二极管型结构测试了它们的场致发射电子的性能,并对发射机理进行了深入的研究。最终分析出不同方法处理的衬底,对微米金刚石聚晶薄膜生长及场发射特性的影响的原因。     

基于不同金属衬底制备碳膜的场发射研究

利用磁控溅射的方法,在相同的陶瓷衬底上面分别镀上三种不同金属,形成三种不同的金属衬底,对金属层进行相同的表面处理后,放入微波等离子体化学气相沉积腔中,制备出三种碳膜。对制备出不同的碳膜用扫描电镜、拉曼光谱、X射线衍射仪进行结构分析,并用二极管型结构测试了它们的场致发射电子的性能。找到了最适合场发射的金属衬底,进一步对不同金属衬底制备碳膜的场发射特性不同的原因进行了初步的研究。     

过渡层对类球状微米金刚石聚晶的场发射影响

在陶瓷衬底上通过磁控溅射方法镀上金属Ti层后,改用CH4为溅射气体制备一层碳化物过渡层,利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备出类球状微米金刚石聚晶薄膜。利用扫描电子显微镜、拉曼光谱和x-射线衍射分析了薄膜的结构和表面形貌。测试了类球状微米金刚石聚晶膜的场致电子发射特性,有过渡层制备的类球状微米金刚石聚晶膜的场发射开启电场仅为0.9V/μm,在2.5V/μm的发射电场下电流密度是10.8mA/cm2,而无过渡层制备的类球状微米金刚石聚晶膜的开启电场为1.27V/μm,在2.5V/μm的发射电场下电流密度是0.5mA/cm2。实验结果表明,有碳化物过渡层的类球状微米金刚石聚晶薄膜的场发射特性效果更好。     

沉积温度对碳膜结构及其场发射特性的影响

利用微波等离子体化学气相沉积法在覆盖金属钛层的陶瓷衬底上,利用改变衬底温度方法沉积不同结构的碳膜。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱对碳膜进行了分析测试,并研究了不同衬底温度下沉积的碳膜的场致电子发射特性。对于在衬底温度800℃时制备的碳膜,在电场3.3 V/μm时,最大场发射电流密度达1 mA/cm2。     

提高微米金刚石聚晶薄膜的场发射点密度研究

本文是利用微波等离子化学气相沉积的方法,制备出微米金刚石聚晶颗粒薄膜,通过扫描电镜、拉曼光谱、X射线实验,分析了薄膜的形貌与结构,用场发射二级结构研究薄膜的场发射性能。研究了微米金刚石聚晶薄膜的产生的机理,调整制备过程中的参数来增加聚晶颗粒的密度,提高场发射点的密度,为制备大面积、均匀的场发射阴极打下基础。     

复合发光碳膜

分析研究复合碳膜的制备及场发射效果。在陶瓷衬底上磁控溅射一层金属钛,对金属钛层进行仔细研磨,放入微波等离子体化学气相沉积腔中,在镀钛陶瓷衬底上制备出碳膜。利用扫描电镜、x射线衍射、拉曼光谱分析复合碳膜的微观结构和微观表面形态,表明此碳膜是含有碳纳米管、非晶碳和球状微米金刚石颗粒的复合碳膜。用二极管型结构测试了复合碳膜的场致发射电子的性能。首次发光的电场为0.75V/μm,稳定发光2.56V/μm的电场下,复合碳膜阴极发射电流密度为7.25mA/cm2。并对其复合碳膜制备成因及发射机理进行了研究。     

金刚石镶嵌非晶碳膜和类金刚石薄膜的场致电子发射研究

报道了在钼衬底上利用微波等离子体化学气相淀积技术制备金刚石镶嵌非晶碳膜，在硅衬底上用脉冲激光淀积技术（pulsedLaserDeposition）制备类金刚石薄膜，并对其场发射特性和机理进行了进一步的研究。用金刚石镶嵌非晶碳膜作阴极，在2．1V／μm的场强下便有电子发射，最大发射电流密度为4mA／cm2。实验表明，金刚石镶嵌非晶碳膜是制做场效发射冷阴极的合适材料。     

Electron emission from phosphorus- and boron-doped polycrystallinediamond films

The electron emission from CVD-grown phosphorus (P-) and boron (B)-doped polycrystalline diamond films has been studied. The current density against electric field characteristics of the P-doped film showed low-field emission compared to the B-doped film. From the slope ratio of the Fowler-Nordheim (F-N) characteristics of P- and B-doped films, a ratio of 0.66 for the emission barrier height was obtained. The small ratio might be caused by the n-type semiconducting properties of P-doped diamond films     

两种微米金刚石聚晶颗粒薄膜的制备与场发射研究

采用微波等离子体化学气相沉积,在不同的沉积条件下得到两种微米金刚石颗粒薄膜,通过拉曼光谱仪和X射线仪分析了两种薄膜的成分,用扫描电子显微镜分析了两种薄膜的表面形貌,用二级结构的场发射装置研究了薄膜的场发射性能,最终分析并讨论了场发射性能优异的微米金刚石薄膜的特征。     

HFCVD金刚石薄膜的热场模拟及实验

基体温度是影响金刚石薄膜生长质量的重要因素之一.基于有限元分析法,通过AN-SYS CFX软件对基体温度场进行模拟仿真,得到基体表面温度场的分布,并分别讨论了热丝-基体距离、热丝间距、水冷系数等参数对系统温度场均匀性和一致性的影响.经仿真优化后得到的参数值分别为热丝-基体距离10 mm、热丝间距15 mm、水冷系数1 000 W/(m2·K).在此优化工艺的基础上进行热丝化学气相沉积(HFCVD)金刚石薄膜的实验,并采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对金刚石薄膜表面特征进行检测.结果表明:利用仿真优化后的薄膜生长参数,可以在金刚石薄膜生长区域得到比较均匀的多晶金刚石薄膜.     

金刚石基底上制备(002)AlN薄膜的研究

首先采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,在O2/H2/CH4混合气体气氛下利用大功率微波在(100)Si片上生长出了异质外延金刚石膜,X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对薄膜的表征分析结果表明,制备的金刚石膜具有很高的金刚石相纯度,且晶粒排列紧密;继而采用射频磁控反应溅射法,在抛光的金刚石基底上成功制备了高C轴择优取向的氮化铝(AlN)薄膜,研究了不同的溅射气压、靶基距对AlN薄膜制备的影响,XRD检测结果表明,溅射气压低,靶基距短,有利于AlN(002)面择优取向,相反则更有利于AlN薄膜的(103)面和(102)面择优取向;研究了AlN薄膜在以N终止的金刚石基底和纯净金刚石基底两种表面状态上的生长机制,结果发现,以N终止的金刚石基底非常有利于AlN(002)面择优取向生长;从Al-N化学键的形成以及溅射粒子平均自由程的角度,探讨了其对AlN薄膜择优取向的影响。     

金刚石镶嵌非晶碳膜表面微尖对场致发射的增强作用

用微波等离子体化学气相沉积设备,在金属钼衬底上沉积出了表面存在大量微尖的金刚石镶嵌非晶碳膜,分别用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、金相显微镜和Ｘ射线衍射谱（ＸＲＤ）及Ｒａｍ ａｎ谱对样品进行了分析测试,并研究了各样品的场致电子发射特性。结果发现：在笔者的实验范围内,金刚石薄膜表面微尖对场致电子发射具有增强作用,且薄膜表面微尖数目越多,场发射电流密度和发射点密度越高,场发射的发射阈值越低。最后建立了一个二次场增强模型对实验结果进行了解释     

Spatial correlation of electron field emission sites withnon-diamond carbon content in CVD diamond

Field-induced electron emission is obtained from 15 mm diameter CVD polycrystalline diamond films deposited on silicon wafers from a microwave discharge. These films were grown such that the percentage of non-diamond carbon is highest at the edge of the film. It was found that the majority of the emission sites also occured at the edge of the film     

用于场发射阴极的磁控溅射金刚石薄膜的研究

用激光拉曼谱和原子力显微镜等现状分析手段研究了磁控溅射石墨靶制备的薄膜的结构和特性。结果表明：薄膜由金刚石相和石墨相组成，它们的相对含量取决于制备工艺参数，特别是沉积时的基体温度的影响尤为明显。薄膜表面呈现为密度很高的微尖锥，这为制造大面积场发射平板显示器的阴极提供了广阔的前景。