專利名稱：一種場發(fā)射陰極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于場發(fā)射陰極領(lǐng)域，特別涉及一種場發(fā)射陰極的制備方法。
背景技術(shù)：
FED顯示器件面臨的主要困難除了真空封裝等問題外，均來自于陰極制作工藝。控制場發(fā)射的均勻性和穩(wěn)定性、降低驅(qū)動電路成本等難點都直接受FED陰極材料和結(jié)構(gòu)的制約。Spindt型器件要求在一個像素點大小范圍內(nèi)制作成百上千的“尖錐加圓孔”陰極陣列。這使光刻工藝和薄膜制備十分復(fù)雜，制作成本也非常昂貴。陰極制作工藝的難題也造成了尖錐陣列形狀的均勻性較差，器件整體穩(wěn)定性不理想，導(dǎo)致Spindt型FED的進一步發(fā)展非常困難。金屬材料場發(fā)射閨值電壓較高,容易被氧化而影響發(fā)射穩(wěn)定性；Spindt型Mo金屬微尖陣列技術(shù)難度高、設(shè)備昂貴、工藝復(fù)雜；Si場發(fā)射微尖陣列是由于制備微尖工藝的復(fù)雜性和大面積制作的困難；單晶金剛石薄膜制備難度大、成本高；多晶金剛石、納米晶金剛石以及類金剛石難獲得大面積、均勻性良好的薄膜，而且電子發(fā)射點的均勻性及穩(wěn)定性、可靠性等也存在問題；碳納米管主要困難在于如何解決電子發(fā)射的穩(wěn)定性和均勻性以及陰極結(jié)構(gòu)的組裝等問題。所以近年來，場發(fā)射研究工作者們一直致力于尋找一種場發(fā)射性能優(yōu)越的新材料。目前，研究者們的注意力集中在寬帶隙半導(dǎo)體材料上。這是因為寬帶隙半導(dǎo)體材料具有成為良好的場發(fā)射陰極材料的獨特性質(zhì)，而且實驗上也不斷驗證了寬帶隙半導(dǎo)體材料確實比金屬具有更為優(yōu)異的場發(fā)射特性
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種ZrNxOy納米線場發(fā)射陰極的制備方法，包括Si襯底在丙酮和酒精中分別經(jīng)超聲清洗15min，然后用去離子水沖洗；采用高純Ar (99，999% )作為濺射氣體，高純N2 (99. 999% )作為反應(yīng)氣體；真空室本底壓強1. SXKT1Pa,濺射沉積過程的壓強為1. 5Pa，濺射時所加電壓為400V，電流為O. 4A，濺射時間為30min，濺射ZrNxOy ；生成后的樣品再在管式爐中，不同溫度下，NZ氣氛中退火2小時。


圖1不同條件下制備的ZrNxOy納米線樣品的SEM2圖2ZrNx0y納米線場發(fā)射J-E曲線(a)和F-N曲線(b)
具體實施例方式本發(fā)明提供一種ZrNxOy納米線場發(fā)射陰極的制備方法，包括Si襯底在丙酮和酒精中分別經(jīng)超聲清洗15min，然后用去離子水沖洗；采用高純Ar (99，999%)作為濺射氣體，高純N2 (99. 999% )作為反應(yīng)氣體；真空室本底壓強1. 5 X KT1Pa,濺射沉積過程的壓強為1. 5Pa，濺射時所加電壓為400V，電流為O. 4A，濺射時間為30min，濺射ZrNxOy ;生成后的樣品再在管式爐中，不同溫度下，NZ氣氛中退火2小時。圖1給出了室溫下沉積的以及不同退火溫度下的ZrNxOy薄膜的SEM圖。退火溫度分別為 500 V、600 V、700 V、800 V、900 V。從圖可以看出，退火前和退火后的ZrNxOy薄膜都是由納米級的顆粒組成的。隨著退火溫度的升高，顆粒尺寸變得稍大一些。但總的來說，退火對薄膜表面形貌產(chǎn)生的影響不大。圖2給出了室溫下沉積的以及不同退火溫度下的ZrNxOy薄膜的場發(fā)射J-E曲線和相應(yīng)F-N曲線。退火溫度分別為500。。、600。。、700。。、800。。、900。。和1000。。。由圖看出，隨著退火溫度的升高ZrNxOy薄膜的場發(fā)射特性變好。當退火溫度超過800°C時，場發(fā)射特性又變差。在800°C退火溫度下，薄膜具有最小的開啟電場，最大的電流密度，在24V/ μ m的電場下，電流密度可以達到4700 μ A/cm2。隨著退火溫度的變化，ZrNxOy薄膜內(nèi)部的組成相發(fā)生變化；表面突起引起的場增強因子β不同。隨著退火溫度升高，薄膜中0_21^804相增多。據(jù)文獻報道P-Zr7N8O4相有利于場發(fā)射。但當退火溫度超過800°C，雖然ZrNxOy薄膜內(nèi)均勻分布的納米錐狀突起使場增強因子β增大，但是其P-Zr7N8O4相減少，而且Zr-N鍵含量減少，Zr-O含量增多，減少了電子傳輸?shù)耐ǖ溃沟脠霭l(fā)射特性又變差。圖2(b)給出了相應(yīng)的F-N曲線。可以看出，退火后的薄膜在高場下F-N曲線的斜率基本相同。ZrNxOy薄膜ENH具有較好的場發(fā)射特性，其導(dǎo)電相ZrN的含量對發(fā)射特性產(chǎn)生重要影響。`
權(quán)利要求
1.一種ZrNxOy納米線場發(fā)射陰極的制備方法,包括Si襯底在丙酮和酒精中分別經(jīng)超聲清洗15min，然后用去離子水沖洗；采用高純Ar (99，999% )作為濺射氣體，高純N2 (99. 999% )作為反應(yīng)氣體；真空室本底壓強1.5X10-lPa，濺射沉積過程的壓強為1. 5Pa，濺射時所加電壓為 400V，電流為O. 4A，濺射時間為30min，濺射ZrNxOy ；生成后的樣品再在管式爐中，不同溫度下，NZ氣氛中退火2小時。
全文摘要
本發(fā)明提供一種ZrNxOy納米線場發(fā)射陰極的制備方法，包括Si襯底在丙酮和酒精中分別經(jīng)超聲清洗15min，然后用去離子水沖洗；采用高純Ar作為濺射氣體，高純N2作為反應(yīng)氣體；真空室本底壓強1.5×10-1Pa，濺射沉積過程的壓強為1.5Pa，濺射時所加電壓為400V，電流為0.4A，濺射時間為30min，濺射ZrNxOy；生成后的樣品再在管式爐中，不同溫度下，NZ氣氛中退火2小時。
文檔編號C23C14/06GK103045999SQ201210583150
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者王明剛, 王雪梅, 孟憲斌 申請人:青島潤鑫偉業(yè)科貿(mào)有限公司