单晶纳米硅薄膜的制备及其场发射特性

用小电流、特殊配比溶液的电化学阳极腐蚀法在p型、〈100〉晶向、0.01Ω·cm电阻率的硅片制备了大面积纳米硅薄膜.通过SEM,TEM,XRD和Raman光谱技术分析薄膜颗粒的微细结构.实验结果表明该纳米硅薄膜由直径为10～20nm,晶向一致的颗粒紧密排列而成,具有很好的物理化学稳定性.系统研究了薄膜结构特征和溶液配比、腐蚀时间、腐蚀电流密度的关系.成功观察到该薄膜具有很好的场发射特性,在0.1μA/cm2电流密度下,其开启电场为3V/μm,接近碳纳米管的1.1V/μm.     

阳极氧化条件对多孔硅冷阴极场发射特性的影响

研究了多孔硅的制备条件对多孔硅冷阴极场发射特性的影响,实验表明多孔硅的制备条件如电解电流密度、电解时间等多孔硅冷阴极的场发射特性有较大的影响。     

纳米厚度氮化硼薄膜的场发射特性

利用射频磁控溅射方法，在n型(100)Si基底上沉积了不同厚度(54一135nm)的纳米氮化硼(BN)薄膜。红外光谱分析表明，BN薄膜结构为六角BN(h—BN)相(1380cm^-1和780cm^—1)。在超高真空系统中测量了不同膜厚BN薄膜的场发射特性，发现BN薄膜的场发射特性与膜厚关系很大，阈值电场随着厚度的增加而增大。由于BN薄膜和Si基底界面间存在功函数差，使得Si基底中电子转移到BN薄膜的导带，在外电场作用下隧穿BN表面势垒，发射到真空。     

纳米石墨晶薄膜的场发射特性

研究了纳米石墨晶的场发射特性，介绍了纳米石墨晶薄膜的制备方法，通过扫描电镜和Raman光谱对纳米石墨晶的结构进行了分析，场发射特性测试表明纳米石墨晶薄膜的场发射阈值电场为1.8V/μm。根据实验结果计算出纳米石墨晶的有效功函数在0.75-1.62eV之间，研究表明纳米石墨晶薄膜具有一些独到的特点，也非常适合场发射显示用冷阴极的制备。     

锥状ZnO纳米结构薄膜的制备及其场发射特性

以醋酸锌和氨水为原料,采用直接水热法制备锥形纳米ZnO。借助于XRD、SEM等测试手段,对锥状纳米ZnO薄膜的制备条件、场发射特性和稳定性进行分析研究。研究结果表明,水热法直接合成的锥状纳米ZnO具有良好的场发射特性,是场发射平板显示器阴极的理想材料。     

图形化硅纳米线阵列场发射阴极的制备及其场发射性能

结合光刻工艺和金属援助硅化学刻蚀法成功地制备了图形化的硅纳米线阵列场发射阴极,研究了其场发射性能。扫描电子显微镜照片显示,嵌入在硅衬底的硅纳米线阵列为垂直取向,形成图形化。场发射测试与分析表明,该阴极能够有效实现场电子发射,并且有利于获得图形化、低发散角的电子束。本研究提供了一种在硅基底上简单、有效地选域制备图形化硅纳米线阵列场发射阴极的途径,可潜在用于构筑各种真空微电子器件。     

碳纳米球薄膜的场发射特性

利用微波等离子体化学气相沉积法,在Si(100)衬底上制备了碳纳米球薄膜。利用拉曼光谱和场发射扫描电子显微镜研究了薄膜的结构以及表面形貌,表明碳纳米球薄膜是由约2～3μm长、100nm宽的无定形碳纳米片相互缠绕、交织成球状而构成的。在高真空系统中测量了碳纳米球薄膜的场发射特性,结果表明,碳纳米球薄膜具有良好的场发射特性,阈值电场为3.1V/μm,当电场增加到10V/μm时,薄膜的场发射电流密度可达到60.7mA/cm2。通过三区域电场模型合理地解释了碳纳米球薄膜在低电场、中间电场和高电场区域的场发射特性。     

超纳米金刚石薄膜场发射特性的研究

超纳米金刚石(UNCD)是一种全新的纳米材料，具有许多独特性能。介绍了Si微尖和微尖阵列阴极沉积超纳米金刚石薄膜的工艺及其场发射特性。研究发现，适当的成核工艺和微波等离子体化学气相沉积工艺可在Si微尖上沉积一层光滑敷形的金刚石薄膜；沉积后阴极的电压-电流特性、发射电流的稳定性以及工作在氧气环境下的发射特性都获得明显提高。讨论了超纳米晶金刚石薄膜阴极的发射机理。     

纳米硅薄膜结构特性研究

在电容式耦合等离子体化学气相沉积系统中，使用高氢稀释硅烷为反应气体制备出了晶粒尺寸为２～１０ｎｍ的纳米微晶相结构的硅薄膜，使用高分辨电子显微镜（ＨＲＥＭ），Ｘ射线衍射谱（ＸＲＤ），Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）和红外光谱（ＩＲ）等结构分析手段检测了其结构特征．结果表明，纳米硅薄膜的晶格结构为畸变的金刚石结构．Ｘ射线衍射谱表明除了Ｓｉ（１１１）的２θ＝２８．５°和Ｓｉ（２２０）的２θ＝４７．３°处的衍射峰外，在２θ＝３２．５°处存在着一个强的异常峰．ＨＲＥＭ结果表明存在新的Ｓｉ结晶学结构与ＸＲＤ异常峰相关联．     

纳米多孔硅的场致电子发射性能研究

对采用阳极氧化法及阴极还原表面处理技术制备的性能稳定的纳米多孔硅,用原子力显微镜(AFM)表征了其微观结构,多孔硅颗粒粒径在30 nm左右.室温条件下测试了多孔硅场电子发射的特性,结果表明,多孔硅具有很好的场致发光性能,在5 V/μm的电场下就可以产生场发射电流.多孔硅的开启电压在1 000 V左右,发射电流随着电压的增大而不断增大,发射电压在2 000 V以上.

Abstract：

Nanoscale porous silicon (PS) was prepared by anodic oxidation, cathode reduction and surface treatment technique. The porous silicon particles with the average diameter of about 30 nm were obtained by characterizing their microstructure with atomic force microscope (AFM). Electron field emission characteristics of porous silicon were investigated at room temperature. The resuhs demonstrate that porous silicon has favorable electroluminescence properties, and the field emission current can be generated only under the electric field of 5 V/ μm. And the turn - on voltage is about 1 000 V. With the increase of the offered voltage, the emission current is enhanced and the emission voltage is over 2 000 V.     

Electron Field Emission from Patterned Porous Silicon Film

Patterned porous silicon （PS） films were synthesised by using bydrogen ion implantation technique and typical electrochemical anodic etching method.The surface morphology and characteristics of the PS films were characterized by scanning electron microscopy （SEM）,X-ray diffraction（XRD）,and atomic force microscopy （AFM）.The efficient electron field emission with low turn-on field of about 3.5V/μm was obtained at current density of 0.1μA/cm^2.The electron field emission current density from the patterned PS films reached 1mA/cm^2 under and applied field of about 12.5V/μm.The experimental results show that the patterned PS films are of certain practical significance and are valuable for flat panel displays.     

电泳法制备四针状纳米ZnO场发射阴极

用电泳法成功地将四针状纳米ZnO沉降在透明导电玻璃ITO衬底上,制备出13cm×10cm面积的场发射阴极屏。使用扫描电子显微镜观察ZnO颗粒的表面形貌及分散均匀性。结果表明电泳法制得的ZnO场发射阴极屏透明且颗粒分布较均匀。讨论了电泳电压、沉降时间、电泳液浓度对阴极场发射电流的影响,通过实验得出用电泳法转移四针状纳米氧化锌制作阴极屏的最佳工艺条件,即直流电压75V、电泳时间为8min,两极距离2.5cm条件下制得的屏场发射性能较佳,显示效果较好。测试了ZnO阴极屏在1200V直流电压下长时间发射稳定性,测试过程电流波动范围小于5%。实验表明采用电泳法制备场发射阴极具有工艺简单、步骤少、易操作、成本低并能根据需要控制薄膜厚度及场发射屏面积等优点,对于大屏幕、低成本FED的研发具有实际应用意义。     

多孔硅场致电子发射

研究了多孔硅冷阴极的场致电子发射特性，实验表明采用电化学阳极腐蚀、氧化、蒸电极等工艺可以制备一种平面薄膜型多孔硅冷阴极。在超高真空环境下测量了多孔硅冷阴极的电子发射特性。     

金刚石薄膜场发射显示器

简要介绍了一般ＦＥＤ（场发射显示器）的工作原理,研究了非晶金刚石薄膜低场发射特点,讨论了金刚石薄膜制做场发射器的可行性;指出利用金刚石薄膜和阳极选择的方法可对Ｓｐｉｎｄｔ ＦＥＤ进行改进,从而使平面ＦＥＤ更容易实现。     

硅场发射微尖阵列的制备工艺研究

主要阐述了用于场发射硅锥阵列的制备工艺,实验中在101.6mm(4in)的n型(100)晶向低阻硅片上氧化出一层厚度约为650nm的氧化层,再用投影曝光的方法光刻出边长2μm,间距4μm的方形掩膜。再分别使用反应离子刻蚀(RIE)技术和湿法刻蚀制备硅锥阵列,干法刻蚀并结合氧化削尖工艺得到了曲率半径为90nm左右且具有良好一致性的尖锥,湿法刻蚀同样得到较理想的结果。     

反向刻蚀法制备场发射阴极阵列

本文报道了硅各向异性腐蚀结合静电键合工艺制备出的大面积场发射阵列。阵列密度为１０￣６个／ｃｍ￣２，且具有良好的均匀性。该工艺简单、易于控制，是一种理想的制备场发射阵列的方法。     

多孔硅的有效场致发射

基于氢离子注入技术和典型电化学阳极浸蚀法制备了多孔硅有图(PS)薄膜.该薄膜的表面形态和特征采用扫描电子显微技术(SEM),X射线衍射(XRD)以及原子力显微技术(AFM)描述.采用大约3.5V/μm的低通场在电流强度为0.1 μA/cm2处获得有效场致发射.在约12.5V/μm的叠加场下,PS薄膜的发射电流密度达到1mA/cm2.实验结果表明PS薄膜对平板显示仪器具有巨大的应用潜能.