氮化硼薄膜的厚度对场发射特性的影响

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（54~124 nm）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(1 380 cm^-1和780 cm^-1)结构. 在超高真空系统中测量了不 同膜厚的场发射特性, 发现阈值电压随着厚度的增加而增大. 厚度为54 nm的BN薄膜样品阈 值电场为10 V/μm, 当外加电场为23 V/μm时, 最高发射电流为240 μA/cm². BN薄膜场发射F-N曲线表明, 在外加电场作用下, 电子隧穿了BN薄膜表面势垒发射到真空.     

基底偏压对氮化硼薄膜场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法, 在n型（100）Si（0.008～0.02 Ω·m）基底上沉积了氮化 硼（BN）薄膜. 红外光谱分析表明, BN薄膜结构均为六角BN（h-BN）相. 在超高真空系统中 测量了BN薄膜的场发射特性, 发现BN薄膜的场发射特性与基底偏压关系很大, 阈值电场随基 底偏压的增加先增加后减小. 基底偏压为-140 V时BN薄膜样品场发射特性要好于其他样品, 阈值电场低于8 V/μm. F~N曲线表明, 在外加电场的作用下, 电子隧穿BN薄膜表面势垒发射 到真空.     

SP~2键含量对非晶金刚石膜电子场发射性能的影响

该文研究了真空磁过滤弧沉积方法制备的非晶金石薄膜 (a-DF)的电子场发射性能 ,SP2 键含量不同的薄膜的场发射性能有很大的差异 ,SP2 键含量越高 ,阈值电场越小 ,发射电流越大 ,同时失效率也较高。SP2 键含量为 6 .5% ,2 0 % ,40 %的薄膜 ,其阈值电场分别为2 .7V/ μm,1 .5V/ μm ,0 .7V/ μm ,远小于金属和硅尖锥的阈值电场。所有样品的发射点均为随机的点状分布。     

纳米金刚石阴极的均匀性及场发射特性研究

目的研究纳米金刚石阴极电泳工艺对场发射电流的均匀性、稳定性以及场发射特性的影响。方法用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱观察了涂层的形貌和结构,经过高温真空退火后测试场发射性能,分析样品发光照片与涂层均匀性的关系,探讨热处理后场发射性能提高的机理。结果基底钛预处理要保持适当的平整度及光滑度,过度粗糙及过度光滑都不利于涂层的均匀性沉积。在同样的工艺条件下采用异丁醇溶剂配方后的金刚石涂层表面均匀性最好,场发射阈值电场最小,为5.5V/μm;当电场强度为15V/μm时,场发射电流密度为85μA/cm2,而且场发射电流的稳定性最好,发光效果最佳。结论异丁醇分散的电泳液制备的纳米金刚石阴极涂层均匀性最好,热处理后场发射性能最佳。     

纯相SnO2纳米晶薄膜的一步电沉积制备及其结构与光电性能研究

采用一步电沉积在氧化铟锡（ITO）导电玻璃基底上制备纯相SnO₂纳米晶薄膜材料,通过改变沉积条件,研究沉积电位、镀液温度和HNO₃浓度对薄膜组成结构的影响。结果表明：当沉积电位为-0.9 V（vs.SCE）,镀液温度为65℃,HNO₃浓度为50 mmol/L时,所制备的SnO₂纳米晶薄膜为纯相金红石型结构,且薄膜相对连续致密。光电性能测试表明,该薄膜具有优异的光电性能,在可见光区透光率大于90%,带隙为3.75 eV,且电阻率为2.2×10^-3 Ω·cm,载流子浓度为1.9×10²⁰ cm^-3,载流子迁移率为14.8 cm²/（V·s）。故所制备的SnO₂纳米晶薄膜是太阳能电池的理想窗口层材料。     

低温淀积纳米非晶碳薄膜的场发射特性研究

以n型 ( 10 0 )Si为衬底 ,用CH4 和H2 作反应气体 ,在 150℃的衬底温度下淀积了非晶碳平面薄膜 .SEM照片和AFM均显示该薄膜具有很好的均匀性 ,非晶碳粒的尺寸为 90～ 10 0nm .喇曼谱分析表明 ,薄膜的主要成分为SP2 非晶碳 .对样品薄膜的不同区域进行了场发射特性的测试 ,各被测区域的场发射特性表现出很好的一致性 .在不同电压下进行了发光测试 .实验表明 ,样品薄膜的开启电场很低 ,约为 4V/ μm ,在 7V/ μm的电场下 ,场发射电流密度为 0 0 16A/cm2 ;用迭代法计算得薄膜的功函数为 0 65V .通过对样品的实际发射面积估算 ,得出发射点密度为 6× 10 4cm- 2 .     

定向多壁碳纳米管薄膜及其场致发射距离敏感特性

研究了定向生长的多壁碳纳米管薄膜场致发射的距离敏感特性,以改进现有场发射传感器中硅及金属针尖的性能。化学气相沉积方法制备的多壁碳纳米管薄膜表现出良好的尖端放电特性,其开启电场可至1.42 V/μm,阈值电场可至2.22 V/μm,通过计算得到的尖端电场增强因子可至4 034以上。随着发射间距的增加,场致发射电流非线性地降低,发射电流对发射间距的最大变化率为0.018 8μA/μm。通过拟合分析发现,场致发射电流随发射间距的变化基本符合Fow ler-N ordhe im关系,该特性可作为碳纳米管场致发射传感器的基本原理用于位移的检测。     

四角状纳米ZnO的制备及其场发射性能

利用热蒸发法制备出了新颖的四角状ZnO纳米棒. 研究了四角状纳米ZnO的场发射特性. 场发射测试表明四角状ZnO纳米棒具有较好的场发射特性, 开启电场为2.9 V/μm, 阈值电场为5.4 V/μm. 这一结果表明四角状ZnO纳米棒是一种性能优良的冷阴极电子发射源.     

金刚石聚晶薄膜制备及其电子场的发射性能

微波等离子体化学气相沉积是制备微/纳米结构的方法之一,使用该方法在陶瓷衬底上制备微米金刚石聚晶材料薄膜。利用扫描电子显微镜表征了材料的表面形貌,单元尺寸一致,分布均匀。使用X射线衍射和拉曼光谱分析了薄膜的结构,测试了薄膜材料的电子场发射性能。数据表明:制备的薄膜材料开启电场为1.25V/μm,在2.55V/μm的电场下,其电子场发射电流密度达到6.3mA/cm2。     

氮气流量对氮化碳薄膜场致发射特性的影响

采用直流磁控溅射的方法,以镀Ti瓷片为衬底,改变N\-2和Ar的流量比,在衬底温度为400℃条件下制备了氮化碳薄膜,并对其场致发射特性进行研究,样品的开启电压为2.67V/μm,最大电流密度为17.31μA/cm2,比在同一系统制备的碳膜和用阴极电弧技术制备的氮化碳薄膜有更好的场发射特性.结果表明溅射气体中氮气含量对氮化碳薄膜的场发射特性有较大的影响.     

Field Emission of SiCN Thin Films Bombarded by Ar~+ Ions

0　IntroductionInthefieldofvacuummicroelectronicdevices,coldcathodeelectronfieldemittersarepotentiallyusefulforfieldemissiondisplays (FED) .FEDareimportantelementsoftheflatpaneldisplays.Comparingwithliquidcrystaldisplays (LCD)andcath oderaytube (CRT)displays,ithasacompactsize ,alargeview ingangle ,excellentbrightnessandhighpicturequality[1 ] .Muchresearchhasbeenperformedtounderstandandimprovethefieldemissionpropertiesofthinfilmsandthinfilmstructures.Withthedevelopmentsofvacuummicroelectro…     

Simple method to rapidly fabricate chain-like carbon nanotube films and its field emission properties

A simple process to fabricate chain-like carbon nanotube (CNT) films by microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition (MPCVD) was developed successfully. Prior to deposition, the Ti/Al₂O₃ substrates were ground with Fe-doped SiO₂ powder. The nano-structure of the deposited films was analyzed by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and Raman spectroscopy. The field electron emission characteristics of the chain-like carbon nanotube films were measured under the vacuum of 10-5 Pa. The low turn-on field of 0.80 V/μm and the emission current density of 8.5 mA/cm2 at the electric field of 3.0 V/μm are obtained. Based on the above results, chain-like carbon nanotube films probably have important applications in cold cathode materials and electrode materials.     

Field emission of SiCN thin films bombarded by Ar<Superscript>+</Superscript> ions

SiCN thin films were synthesized by a radio frequency chemical vapor deposition (RFCVD) system on P-type Si (1 0 0) wafers using C₂H₄, SiH₄ and N₂ as raw materials, In order to get rid of the oxygen absorbed on the surface and improve the characteristics of electron field emission, Ar⁺ ions of low energy were used to bombard the samples. The field emission characteristics of SiCN thin films before and after Ar⁺ bombardment were studied in the super vacuum environment of 10⁻⁶ Pa. It was showed that the turn-on field (defined as the point where the current-voltage curve shows a sharp increase in the current density) decreased from 38 V/μm before bombardment to 25 V/μm after bombardment. And the maximum emission current density increased from 159.2 to 267.4 μA/cm². The composition before and after Ar⁺ bombardment was compared using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Our results illustrated that the field emission characteristics were improved after the bombardment of Ar⁺. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (19975035) Biography: Ma You-peng (1978), male, Master candidate, research direction: novel functional materials film and ion beam modification of materials.     

碳纳米管/纤维阴极场发射平板显示器研制

探索了从碳纳米管/纳米纤维（CNT/CNF）的制备到CNT/CNF阴极场发射平面显示器(c-FED)封装的工艺流程.用化学气相沉积方法,优化制备条件获得了纯度较高的CNT/CNF;以 CNT/CNF和低压荧光粉为原料,采用丝网印刷工艺制作显示器的阴极和阳极;采用类真空荧光显示器的封装工艺封装了c-FED样管.所研制的c-FED具有优良的场发射性能,较好的均匀性及发光密度,黄色荧光粉的c-FED在电场为 2.7 V/μm时的亮度可达600 cd/m².因该显示器使用普通玻璃作为阴阳极基板,整个工艺流程在大面积和实用化方面有很好的应用潜力.      

Synthesis of CNT film on the surface of micro-pyramid array and its intense pulsed emission characteristics

We developed a new scheme to suppress the electric-field-screening effect in high growth density of a carbon nanotube(CNT) film during its intense pulsed emission.We synthesize the CNT film on a tridimensional surface(t-CNT film).The tridimensional surface includes wet etched silicon pyramids,and the Ni layer is electroless plated thereon.The intense pulsed emission characteristics of the t-CNT and planar-grown CNT(p-CNT) films were measured using a diode structure in single-pulse mode.The even turn-on field decreased from 5.5 V/μm for p-CNTs to 2.8 V/m for t-CNTs,and the peak emission current increased from 232 A for p-CNTs to 324 A for t-CNTs at a peak field intensity ～12.2 V/m.The peak current of the t-CNT film increased by ～39.7% over the p-CNT film.It is clear that the micro-pyramid array can effectively suppress the field screening effect to improve the electron-emission of CNT films.     

放电处理高分子薄膜场致发射阴极的研究

考察了聚苯胺（PANI—CSA）、聚对苯乙烯磺酸（PEDOT）、聚乙烯咔唑（PVK）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）4种高分子薄膜经放电处理后的场致电子发射性能．首先将这些材料配制成溶液分别在ITO玻璃衬底上旋涂成膜,放入真空测试箱中,通过放电处理这些薄膜的表面;再将处理好的薄膜作为阴极发射体．文中比较了这些薄膜的场致发射阈值电压、电流一电压特性曲线以及相应的福勒一诺德海姆（F-N）曲线,测试了这4种高分子薄膜的电导率,比较电导率对放电处理结果的影响．实验证明,电场作用下高分子薄膜的电子发射能力和电导率有关,具较高电导率的高分子薄膜经表面放电处理后其发射能力更强．     

碳化硅薄膜制备及其场发射特性

采用热丝化学气相沉积法在Si（111）、Ti（101）衬底上制备了SiC薄膜,并利用X射线衍射和傅里叶变换红外吸收光谱（FTIR）对薄膜的结构、成分及化学键合状态进行了分析．XRD结果表明,制备的SiC薄膜呈现3C-SiC结晶相,有很好的择优取向性．HIR谱显示,薄膜的吸收特性主要为Si-C键的吸收,其吸收峰为804．95cm^-1．从原子力显微镜对SiC薄膜表面形貌的测试分析可以看出,样品表面呈规则精细颗粒状结构且薄膜结构致密．此外,在高真空系统中（6．0×10^-4Pa）对生长的SiC薄膜进行场敛发射特性测试,结果表明生长的SiC薄膜具有场致发射特性：样品的开启电压为82．1V／μm,最大电流密度为631．5μA／cm^2．     

在不同退火温度下射频磁控溅射CNx膜的电子场发射性质

对磁控溅射沉积得到的CN_x膜在不同温度下进行真空退火, 退火前后CN_x膜的化学键合采用X射线光电子能谱表征. 结果发现, 沉积的CN_x膜中氮原子与sp, sp², sp³杂化碳原子相键合, 并对经过退火的CN_x膜的键合结构和电子场发射特性的影响进行了研究.