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新型表面传导电子发射阴极研究

朱丹  
【摘要】: 针对我国发展自主知识产权平板显示器件的迫切需要,以研制满足大屏幕高清平板显示需要的电子源为目标,本论文提出并实现了四种二极型结构的新型表面传导电子发射(SED)阴极,着重研究如何解决“负阻效应”对器件工作特性的影响,进一步研究栅控SED阴极,同时实现传导电流控制和电子发射功能。 二极型多层复合薄膜SED阴极的提出即在纳米岛状膜表面沉积导电薄膜形成多层复合导电薄膜,这种复合薄膜当中存在一些薄弱点。在多层复合薄膜当中通以电流激活,形成电子发射区域。核心问题是如何形成合适形貌的电子发射区域,消除传导电流“负阻效应”对器件工作特性的影响,使之能够与电流开关控制器件MOSN-TFT工作特性相匹配。栅控SED阴极的研究当中,在半导体层上沉积引入了纳米岛结构的复合活性层,在实现栅压对传导电流的控制基础上,同时实现电子发射功能。 在基于纳米SnOx岛-C复合膜的SED阴极研究当中,通过引入导电性较好的纳米SnOx岛结构,得到均匀稳定的电子发射,发射率达到1%;由于SnOx的大岛间存在大量的小岛结构,器件的“负阻效应”明显。在基于纳米C岛-C/W复合膜的SED阴极研究当中,利用纳米Bi岛作为掩模刻蚀得到纳米碳岛结构,去除了部分小岛结构;电子发射均匀稳定,“负阻效应”有所改善。在基于纳米C岛-Pd-C复合膜的SED阴极研究当中,通过引入Pd层,形成具有亚微米级隙缝的电子发射区域,极大地减弱了传导电流的“负阻效应”,工作特性与电流开关控制器件TFT传输特性很好地相匹配,发射均匀稳定,发射率达到1%。在基于纳米Ag岛-C复合膜的SED阴极研究当中,通过引入导电性和离散性都很好的纳米Ag岛结构,形成具有亚微米级隙缝发射区域的SED阴极,基本消除了“负阻效应”对器件工作特性的影响;工作特性与电流开关控制器件/TFT传输特性很好地相匹配。发射均匀稳定,发射率接近0.4 %。 进一步提出栅控SED阴极,研究“基于InOx/C复合膜-ZnO”的栅控SED阴极结构:栅压对传导电流具有很好的控制作用,同时控制电子发射的有无。在阳压为3kV时,开关比为1000:1,电子发射率可达到0.1%。


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