專利名稱：一種場發射陰極的處理方法
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HfNxOy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. 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0. 4A，濺射時間為30min，濺射HfNxOy ；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HfNxOy納米線樣品的SEM圖。圖2圖2HfNx0y納米線場發射J-E曲線(a)和F-N曲線(b)。
具體實施例方式本發明提供一種HfNxOy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 X 10_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0. 4A，濺射時間為30min，濺射HfNxOy ;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HfNxOy薄膜的SEM圖。退火溫度分別為 500 0C、600 0C、700 V、800 V、900 V。從圖可以看出，退火前和退火后的HfNxOy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。圖2給出了室溫下沉積的以及不同退火溫度下的HfNxOy薄膜的場發射J-E曲線和相應F-N曲線。退火溫度分別為500°c、600°c、70(rc、80(rc、90(rc和1000°C。由圖看出，隨著退火溫度的升高HfNxOy薄膜的場發射特性變好。當退火溫度超過800 V時，場發射特性又變差。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/ ii m的電場下，電流密度可以達到4700 u A/cm2。隨著退火溫度的變化，HfNxOy薄膜內部的組成相發生變化；表面突起引起的場增強因子P不同。隨著退火溫度升高，薄膜中P_Hf7N804相增多。據文獻報道P_Hf7N804，相有利于場發射。但當退火溫度超過800°C，雖然HfNxOy薄膜內均勻分布的納米錐狀突起使場增強因子P增大，但是其P_Hf7N804相減少，而且Hf-N鍵含量減少，Hf-O含量增多，減少了電子傳輸的通道，使得場發射特性又變差。圖2(b)給出了相應的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。
HfNxOy薄膜ENH具有較好的場發射特性，其導電相HfN的含量對發射特性產生重要影響。
權利要求
1. 一種HfNxOy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1.5X10_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0. 4A，濺射時間為30min，濺射HfNxOy ； 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
本發明提供一種HfNxOy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作為濺射氣體，高純N2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HfNxOy；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H01J9/02GK103065909SQ201210595720
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者紀成友, 劉志龍 申請人:青島紅星化工廠