[發明專利]一種場發射陰極的制備方法

無效

• 申請號: 201210583150.0
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103045999A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 王明剛;王雪梅;孟憲斌
• 申請（專利權）人: 青島潤鑫偉業科貿有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/34;H01J9/02
• 代理公司: 北京愛普納杰專利代理事務所(特殊普通合伙) 11419
• 代理人: 何自剛

技術領域

本發明屬于場發射陰極領域，特別涉及一種場發射陰極的制備方法。

背景技術

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。控制場發射的均勻性和穩定性、降低驅動電路成本等難點都直接受FED陰極材料和結構的制約。Spindt型器件要求在一個像素點大小范圍內制作成百上千的“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，器件整體穩定性不理想，導致Spindt型FED的進一步發展非常困難。

金屬材料場發射閨值電壓較高，容易被氧化而影響發射穩定性；Spindt型Mo金屬微尖陣列技術難度高、設備昂貴、工藝復雜；Si場發射微尖陣列是由于制備微尖工藝的復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，而且電子發射點的均勻性及穩定性、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射的穩定性和均勻性以及陰極結構的組裝等問題。所以近年來，場發射研究工作者們一直致力于尋找一種場發射性能優越的新材料。目前，研究者們的注意力集中在寬帶隙半導體材料上。這是因為寬帶隙半導體材料具有成為良好的場發射陰極材料的獨特性質，而且實驗上也不斷驗證了寬帶隙半導體材料確實比金屬具有更為優異的場發射特性。

發明內容

本發明提供一種ZrN_xO_y納米線場發射陰極的制備方法，包括：

Si襯底在丙酮和酒精中分別經超聲清洗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ZrN_xO_y；

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。

附圖說明

圖1不同條件下制備的ZrN_xO_y納米線樣品的SEM圖

圖2圖2ZrN_xO_y納米線場發射J-E曲線(a)和F-N曲線(b)

具體實施方式

本發明提供一種ZrN_xO_y納米線場發射陰極的制備方法，包括：Si襯底在丙酮和酒精中分別經超聲清洗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ZrN_xO_y；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ZrN_xO_y薄膜的SEM圖。退火溫度分別為500℃、600℃、700℃、800℃、900℃。

從圖可以看出，退火前和退火后的ZrN_xO_y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生的影響不大。