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。     

硅场致发射理论模型

本文讨论影响硅场致发射的因素，以及建立硅场发射理论应考虑的问题。     

表面传导电子发射SED的制作及特性描述

表面传导电子发射（SED）作为下一代平板显示器被发展。表面传导发射习惯于通过喷墨打印工艺制作PdO薄膜（厚度大约10nm）。薄膜应用电压通电活化，从而获得良好特性的发射电子。当阳极电压10KV时，电流密度达到大约30mA／cm^2。而且，36英寸表面传导电子发射显示器（SED），由SCEs和类似于CRT的显示屏组成，同样被发展。     

用于场发射显示的大面积碳纳米纤维阴极

目前我们已经开发了用于场发射显示的碳纳米管发射体制作工艺。该工艺有希望被用于在玻璃衬底上制作大面积碳纳米管阴极,而且还可以在低于玻璃熔化点的条件下定位生长碳纳米管。在一个8×8 cm2的试验件上,展示了全部象素的特性。测试表明,在电场强度为1.79V/μm的条件下,可提供0.9mA/cm2的电流密度;在4.25V/μm的情况下可高达2.7 mA/cm2的电流密度。进而成功地同比放大制成16in阴极。我们期望所制成的大面积碳纳米管阴极,能用于32in、60in或更大面积的场发射显示器。     

多孔硅场致发射特性研究

目前真空微电子使用的场致发射电子源主要是在硅衬底上采用腐蚀法和生长法得到的场发射阵列。这种方法在制造上难度较大，也很复杂。本文介绍用阳极化的方法制造多孔硅场发射阵列，并通过实验测定，用此法制造的场发射尖端阵列的发射曲此，很好地符合Ｆｏｗｌｅｒ－Ｎｏｒｄｈｅｉｍ公式。     

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。     

场致发射显示器

介绍了场致发射显示器的基本工作原理及性能优势，展望了它的应用前景。对目前的发展状况及生产中的主要关键技术进行了分析。     

纳米絮状碳膜的制备及场发射特性

采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-CVD)技术,以CH4和H2为源气体,硅片为衬底制备了碳膜。利用拉曼光谱仪和扫描电子显微镜成功研究了基板偏压、沉积时间、CH4浓度等工艺参数的改变对碳膜絮状结构的影响。通过分析碳膜结构和形貌,得出纳米絮状碳膜的最佳工艺参数。通过电流密度-电场(J-E)曲线和Fowler-Nordheim(F-N)曲线,研究了CH4浓度对纳米絮状碳膜的场发射特性的影响。随着CH4浓度的增加,碳膜的阈值电场逐渐降低,发射电流密度逐渐增加。     

碳氮纳米管薄膜及其场致电子发射特性

利用微波等离子体增强化学气相沉积技术,在玻璃衬底上600℃～650℃的低温下制备出了碳氮纳米管薄膜,氮含量为12％,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子谱(XPS)和Raman光谱等测试手段对所制备薄膜的表面形貌、微结构和成分进行了分析,并研究了其场致电子发射特性,阈值电场为3．7V／μm。当电场为8V／μm时,电流密度为413．3μA／cm^2,实验表明该薄膜具有优异的场发射性能,而且用这种方法制备的薄膜将大大简化平板显示器件的制作工艺。     

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。     

非晶碳和碳纳米管混合薄膜的场发射性能

利用微波等离子体化学气相沉积法在不锈钢衬底上直接合成非晶碳和碳纳米管混合薄膜.采用氢气和甲烷作为反应气体,流量分别为100和16sccm.沉积室内的压强为5.0kPa.利用场发射扫描电镜(SEM)和喇曼谱(Raman)对制备的薄膜的结构和形貌进行了分析.场发射实验在5×10-5Pa的真空下进行.实验结果表明:制备的非晶碳和碳纳米管混合薄膜开启电场较低,仅有0.9V/μm;在电场为3.7V/p.m时电流密度达到4.0mA/cm2,发射点密集,分布均匀.表明此种材料是一种优良的场发射冷阴极材料.     

非晶碳和碳纳米管混合薄膜的场发射性能

利用微波等离子体化学气相沉积法在不锈钢衬底上直接合成非晶碳和碳纳米管混合薄膜.采用氢气和甲烷作为反应气体,流量分别为100和16sccm.沉积室内的压强为5.0kPa.利用场发射扫描电镜(SEM)和喇曼谱(Raman)对制备的薄膜的结构和形貌进行了分析.场发射实验在5×10-5Pa的真空下进行.实验结果表明:制备的非晶碳和碳纳米管混合薄膜开启电场较低,仅有0.9V/μm;在电场为3.7V/p.m时电流密度达到4.0mA/cm2,发射点密集,分布均匀.表明此种材料是一种优良的场发射冷阴极材料.     

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。     

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。     

碳纳米管场发射阴极的厚膜工艺研究

研究了制备碳纳米管(CNT)场发射阴极的厚膜工艺,通过浆料配方和烧结工艺等方面的探索,在Si基底上制作了均匀、平整、场发射特性良好的CNT厚膜。CNT厚膜工艺研究表明,CNT浆料中银浆的最佳比例约为4.2％,最佳烧结温度为480℃(空气中),才能保证厚膜有较强的附着力,CNT又不至于全部氧化。银浆比例过大,则使高电压时场发射电流明显下降,通过对CNT厚膜的场发射特性测量得知,其开启电压为2．4V／μm,在5V／μm的电场下,场发射电流密度为27．8μA／cm^2,但发光显示情况不佳,通过使用含有机粘结剂的浆料,使显示发光情况得到了很大改善。     

非晶碳/Mo_2C混合膜冷阴极FED发光显示

对Al2O3陶瓷衬底进行粒度为W20的金刚砂机械抛光,采用磁控溅射方法镀过渡层Mo,对其表面进行Nd∶YAG激光刻蚀处理。最后在微波等离子体增强化学汽相沉积(MPCVD)反应腔中在一定条件下沉积了薄膜,反应气体为CH4和H2。从样品的Raman谱可以看出薄膜有非晶碳成分。样品XRD谱线中有比较明显的晶态Mo2C衍射峰。所制备的样品为非晶碳/Mo2C混合结构薄膜。在高真空室中测量了样品的场发射特性,其开启场强为0.55V/μm,在1.8V/μm电场下测得样品的场发射电流密度为6.8mA/cm2。由样品CCD照片观察其发射特性可以看出,样品发射点密度随场强的增大而增加,发射点比较均匀。同时计算样品在2.2V/μm场强下样品发射点密度大于103/cm2。实验表明该薄膜是一种好的场致电子发射体。     

一种类石墨薄膜的场发射研究

利用 Kr F准分子激光器及聚酰亚胺靶在硅衬底上沉积出了类石墨薄膜。借助于 X射线光电子谱及 Raman光谱手段对薄膜微结构进行了分析。并用该薄膜作阴极 ,研究了其场发射特性。实验结果显示出该薄膜具有较好的场电子发射性能 ,发射点密度高达 1× 1 0 5 / cm2 以上。有可能作为一种新型的冷阴极电子源     

碳基薄膜场发射中的电阻效应

研究了接触电阻和薄膜体电阻对场发射的影响,计算机仿真和场发射实验表明电阻的大小直接影响强电场下的场发射而对开启电场基本没有影响,随着电阻的增大场发射逐渐偏离Fowler-Nordheim特性而向线性变化过渡.在场发射模型分析的基础上,给出了平面碳基薄膜阴极的等效电路发射模型,分析表明接触电阻的大小严重影响发射的均匀性,因此优化碳膜的制备条件,保证碳膜与金属电极的良好电接触对提高发射性能、改善发射均匀性有重要的意义.     

利用场发射显微镜测算碳化钨薄膜的逸出功

在 1× 10 -6～ 10 -5Pa环境压强下 ,经过高温退火处理 ,在钨针尖上形成了碳化钨薄膜 ,利用场发射显微镜观察到清楚的钨单晶基底上碳化钨薄膜的场发射图像 ;对碳化钨薄膜的场发射I V特性及Fowler Nordheim曲线进行测量和计算 ;用透射电镜测得针尖曲率半径并估算出比例因子 β ,利用Fowler Nordheim公式计算得到碳化钨薄膜的逸出功约为 3 79eV .