Spindt型与薄膜场致发射的数值模拟与特性比较

采用质点网格法（particle-in-cell）,利用MAGIC软件模拟了场致发射的物理过程.对两 种典型的场致发射模型（Spindt阴极发射体和金刚石薄膜发射体）分别进行了模拟.对Spind t阴极发射，研究了发射特性与尖端尺寸，尖端与栅极面的相对高度的关系.对金刚石薄膜发 射，比较了三极管和四极管的发射特性，以及薄膜面积对发射特性的影响，得出金刚石薄膜 发射体优于Spindt发射体的特性. 关键词： 场致发射 MAGIC程序 Spindt发射体 金刚石薄膜发射体     

金刚石镶嵌非晶碳膜表面形貌对场致电子发射的影响

用微波等离子体化学气相沉积设备，在经过不同研磨预处理的金属钼衬底上沉积出了表面形貌有较大差异的金刚石镶嵌非晶碳膜，分别用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、金相显微镜和Ｘ射线衍射谱（ＸＲＤ）以及Ｒａｍａｎ光谱对样品进行了分析测试．研究了各样品的场致电子发射特性，结果发现薄膜表面由大量镶嵌有金刚石小晶粒的非晶碳球组成，在我们的实验范围内，薄膜表面非晶碳球尺寸越小，场致电子发射效果越好     

非晶金刚石薄膜的场致电子发射性能研究

利用真空磁过滤弧沉积技术制备出一种高sp³含量的非晶碳膜———非晶金刚石薄膜，并对这种非晶金刚石薄膜的场电子发射特性及其发射机理进行了研究．实验结果表明，在阈值电场低于20V/μm情况下，得到的场发射电流达20—40μA，薄膜的电子发射行为符合Fowler-Nordheim场发射理论．研究表明，这种非晶金刚石薄膜具有负的电子亲合势和较小的有效功函数以及相对较低的禁带宽度 关键词：     

激光刻蚀类球状微米金刚石聚晶薄膜对场致电子发射稳定性的影响

在覆盖金属钛层的陶瓷上,通过微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备出类球状微米金刚石聚晶薄膜,并通过激光刻蚀金刚石聚晶薄膜的表面.利用扫描电子显微镜、拉曼光谱,X射线衍射分析了刻蚀前后的结构和表面形貌,测试了刻蚀前后薄膜的场致电子发射特性,发现激光的刻蚀对金刚石聚晶薄膜场致电子发射的稳定性有一定的提高,并对其制备过程及发射机理进行了研究.     

类球状微米金刚石聚晶膜场发射的稳定性

在覆盖金属钛层的陶瓷上,利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备出类球状微米金刚石聚晶膜。通过二极管结构测试了聚晶膜的场致电子发射特性,利用扫描电子显微镜、拉曼光谱、XRD分析了场发射前后薄膜的结构和表面形貌的变化。发现在高场、大电流密度的场发射中,对类球状微米金刚石聚晶薄膜中的金刚石聚晶颗粒影响很小,而对金刚石聚晶颗粒间的非晶碳层影响很大。对类球状微米金刚石聚晶变化机理进行了研究。     

类球状微米金刚石聚晶的场发射

在覆盖金属钛层的陶瓷上,采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备出类球状微米金刚石聚晶薄膜。利用扫描电子显微镜、拉曼光谱,X射线衍射,分析了薄膜的结构和表面形貌。测试了类球状微米金刚石聚晶膜的场致电子发射特性。开启电场仅为0.55V/μm,在2.18V/μm的电场下,其场发射电流密度高达11mA/cm2。仔细分析了膜的发射过程,发现类球状微米金刚石聚晶的结构对发射有很大影响,并对其发射机理进行了研究。     

沉积时间对球状微米金刚石聚晶结构的生长及其场发射特性影响

利用微波等离子体化学气相沉积法,在覆盖金属钛层的陶瓷衬底上,通过改变沉积时间制备出不同结构的类球状微米金刚石聚晶碳膜.通过扫描电子显微镜、喇曼光谱、X射线衍射谱对碳膜进行了分析测试,并研究了不同沉积时间下沉积的类球状微米金刚石聚晶薄膜的场致电子发射特性,结果显示:不同的沉积时间所制备的碳膜形貌有很大变化,场致电子发射的...     

场致发射中金刚石与金属的热粘接技术研究

以分析市场对显示器件的需求为基础,为了寻找适合场致发射的最佳材料,对金刚石粉的晶体结构、颗粒形貌和尺寸进行了分析,得知其微观形貌正好满足场致发射的理论要求.由于制备大面积纳米晶体金刚石薄膜材料的周期很长,且晶体金刚石的电阻率很大并很难掺入杂质,我们选用金刚石纳米粉和能够适合大面积、大批量生产的热粘工艺,从实验上研究并确定了金刚石与金属热粘工艺的可行性,为场致发射器件的研制提供了可靠的实验依据.     

纳米金刚石薄膜的二次电子发射特性

 简要介绍了微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）方法在硅基底上制备纳米金刚石薄膜的过程,并对制备的薄膜进行了表面分析。在此基础上设计出了用来测定反射型二次电子发射系数的实验装置,得出了几种薄膜在不同入射能量下的发射系数,取得了二次发射系数为15的满意结果,表明纳米金刚石薄膜作为二次电子发射材料具有很好的应用前景。     

沉积时间对球状微米金刚石聚晶结构的生长及其场发射特性影响

利用微波等离子体化学气相沉积法,在覆盖金属钛层的陶瓷衬底上,通过改变沉积时间制备出不同结构的类球状微米金刚石聚晶碳膜.通过扫描电子显微镜、喇曼光谱、X射线衍射谱对碳膜进行了分析测试,并研究了不同沉积时间下沉积的类球状微米金刚石聚晶薄膜的场致电子发射特性.结果显示:不同的沉积时间所制备的碳膜形貌有很大变化,场致电子发射的效果也有很大不同,从而得出了场增强因子的降低和导电通道的增长是场发射效果变差的主要原因.     

LPCVD氮化硅薄膜室温高强度可见光发射

在５．０ｅＶ的激光激发下,在室温下ＬＰＣＶＤ氮化硅薄膜可发射高强度可见荧光,其峰位位置分别为２．９７,２．７７,２．５５,２．３２,２．１０和１．９０ｅＶ的六个ＰＬ峰,建立了其可见荧光发射的能隙态模型,并初步讨论了其发光机制．     

Room-temperature electroluminescence from hydrogenated amorphous carbon nitride film

Electroluminescence devices in the structure of anode/poly(methylphenylsilane)/hydrogenated amorphous carbon nitride/cathode have been fabricated. A strong visible emission is observed at room temperature and the emission intensity increases with the increase of the current density. In this device, poly(methylphenylsilane) acts as a hole transporting and electron blocking layer. It is evidenced that the emission region is near the interface between the poly(methylphenylsilane) and hydrogenated amorphous carbon nitride layers. The electroluminescence properties are discussed and compared with the photoluminescence of the hydrogenated amorphous carbon nitride film.     

First-principles density-functional calculations on the field emission properties of BN nanocones

The first-principles density-functional theory is used to study the geometrical structures and field emission properties of different boron nitride nanocones with 240 disclination. It is found that the nanocones can be stable under applied electric field and the emission current is sensitively dependent on the tips of nanocones. The nanocones with homonuclear bonds at the tip can introduce additional energy states near Fermi level, which can reduce the ionization potential and increase the emission current of these boron nitride nanocones. This investigation indicates that the boron nitride nanocone can be a promising candidate as a field emission electron source.     

氮化铝铬的制备及其光学性质

利用直接氮化法得到了氮化铝和氮化铬,并用两种途径得到Cr³⁺掺杂的氮化铝样品。用X射线衍射仪分析了样品晶相并测试了两种样品的激发和发射光谱,计算了晶体场劈裂参数D_q和Racah参数B及D_q/B分别为1 800,693.69和2.59。光谱数据表明,Cr³⁺在氮化铝中属于强场环境,光发射来自于最低激发态²E能级,与在氧化铝中的环境相似。根据光谱数据给出了Cr³⁺在氮化铝晶体场中的能级。     

PLD synthesis of GaN nanowires and nanodots on patterned catalyst surface for field emission study

Patterned gallium nitride nanowires and nanodots have been grown on n-Si (100) substrates by pulsed laser deposition. The nanostructures are patterned using a physical mask, resulting in regions of nanowire growth of different densities. The field emission (FE) characteristics of the patterned gallium nitride nanowires show a turn-on field of 9.06 V/μm to achieve a current density of 0.01 mA/cm² and an enhanced field emission current density as high as 0.156 mA/cm² at an applied field of 11 V/μm. Comparing the peak FE current densities of both the nanowires and nanodots, the peak FE current density of nanowires is around 700 times higher than that of the peak FE current density of nanodots since nanodots have a lower aspect ratio compared to nanowires. The field emission results indicate that, besides density difference, crystalline quality as well as the low electron affinity of gallium nitride, high aspect ratio of gallium nitride nanostructures will greatly enhance their field emission properties.     

Absorption bleaching by stimulated emission in erbium-doped silicon-rich silicon nitride waveguides

Stimulated emission from sensitized erbium ions in silicon-rich silicon nitride is demonstrated by pump-probe measurements carried out in waveguides. A decrease in the photoinduced absorption of the probe at the wavelength of erbium emission is observed and is attributed to stimulated emission from erbium excited indirectly via localized states in the silicon nitride matrix.     

非晶碳氮纳米尖端的微结构和发光机理

利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统,用CH₄、H₂和N₂为反应气体,在Si衬底上制备了碳氮纳米尖端。用扫描电子显微镜和显微Raman光谱仪对其进行了表征。在室温下测试了它的发光性能,发光谱由中心约为406 nm和506 nm的两条发光带组成。根据Raman散射谱,对其微结构进行了分析。结合非晶碳氮薄膜的结构和发光机理,分析了它的发光性能。     

Radiation induced luminescence processes in c-BN

Spectral properties of cubic boron nitride have been studied using methods of photoluminescence (PL), X-ray excited luminescence (XL), thermoluminescence (TL) and optically stimulated luminescence. It is found that emission of cubic boron nitride is presented by 4 subbands, their relative yield is determined by the excitation type: blue, green (dominant) and red bands are observed in PL, ultraviolet, blue (dominant), green and red bands—in XL. Three thermal peaks are found in TL curves in the 0–700°C temperature range, their presence and intensity depend on radiation type used. A tentative correspondence between thermal peaks and emission bands is found.     

等离子体增强化学气相沉积氮化碳薄膜过程中的光学发射谱研究

利用光学发射谱技术对直流辉光放电等离子体增强的化学气相沉积氮化碳薄膜过程中的等离子体进行了原位诊断，结果表明主要的辐射有N2的第二正系跃迁、N2^ 的第一负系跃迁、CN和NH的紫外跃迁。研究了气源中氢气含量、放电电流及沉积气压的变化对N2（337.1nm)，N2^ (391.4nm)和CN(388.3nm)辐射强度的影响，并在此基础上探讨了这几种跃迁的激发机制，其结果为氮化碳合成中优化沉积参数、控制实验过程提供了依据。     

单晶LaB6场发射阵列的电化学腐蚀工艺

 六硼化镧（LaB₆）场发射尖锥阵列的刻蚀工艺是制备LaB₆场发射阵列阴极的关键。在(111)面单晶LaB₆基片上,用等离子体增强化学气相沉积法制备氮化硅层做掩膜,光刻后采用电化学腐蚀方法对基片进行刻蚀,得到具有一定高度的LaB₆尖锥场发射阵列。讨论了单晶LaB₆的电化学腐蚀机理。改变各种电化学腐蚀参数,包括电解液成分、电解液浓度、阳极所加电压,用电子扫描显微镜观察样品形貌。结果发现H₃PO₄是刻蚀单晶LaB₆的理想电解液,它克服了过去电化学实验中经常遇到的尖锥各向异性问题。随着电解液浓度或阳极电压的增大,尖锥高度增加,但是基底表面变得更为粗糙。另一方面,阳极电压太小时,有横向刻蚀现象产生,不利于提高发射体的场增强因子。此外,在二极管结构中初步测试了LaB6尖锥场发射阵列的电流发射特性,在真空度2×10^-4 Pa、极间距离0.1 mm、阳极电压900 V下,发射电流达到13 mA。