表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器件的負阻特性研究.pdf

1、表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器件(SED)在能耗、分辨率、視角等方面較其他平板顯示(LCD/PDP)存在明顯的優(yōu)勢。但是，表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器件的陰極電子發(fā)射陣列的發(fā)射效率以及壽命阻礙了其發(fā)展，并且有研究者發(fā)現(xiàn)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器件在電形成時，其傳導(dǎo)電流與器件電壓呈現(xiàn)重復(fù)的壓控負阻(VCNR)現(xiàn)象。而且VCNR與器件的發(fā)射電流存在某種聯(lián)系——不出現(xiàn)VCNR則沒有發(fā)射電流。因此，揭示VCNR的形成機理且理清VCNR現(xiàn)象與電子發(fā)射特性的內(nèi)在規(guī)律

2、可以為制備出性能優(yōu)異的SED提供理論基礎(chǔ)。本文以顆粒膜AN/Al作為表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器件的陰極發(fā)射極材料，通過真空電形成，研究VCNR特性及其形成機理。
　　采用磁控濺射和光刻技術(shù)制備發(fā)射陰極為AlN/Al材料的表面?zhèn)鲗?dǎo)顯示原理器件，研究了電形成次數(shù)、顆粒膜制備工藝、器件結(jié)構(gòu)、電形成環(huán)境、外加電場以及顆粒膜材料成份等，對器件的電學特性影響，根據(jù)電學特性的演變規(guī)律，探討了顆粒膜的電子發(fā)射機理以及器件VCNR特性，主要獲得以下結(jié)論

3、:
　　研究了不同電形成環(huán)境對VCNR的影響。實驗表明在低真空和高真空兩種不同真空環(huán)境下，給器件加載相同的電壓電形成所呈現(xiàn)的現(xiàn)象不相同。具體表現(xiàn)為在低真空下，器件的傳導(dǎo)電流達到電流源額定上限且VCNR現(xiàn)象不可重復(fù)，傳導(dǎo)電流變化劇烈且在薄膜陰極形成一條遠大于2μm的狹縫;在高真空下，器件傳導(dǎo)電流很穩(wěn)定且VCNR現(xiàn)象可重復(fù)，并在薄膜表面形成一條狹縫且寬度為952nm。
　　研究了不同外加電場模式下器件電學特性的影響，對以Al-A

4、lN為陰極發(fā)射極薄膜的基底上的背電極分別加載不同電壓(-5V、0V、+5V)。研究其對電子發(fā)射效率的影響以及對VCNR現(xiàn)象的影響。實驗發(fā)現(xiàn)加載-5V電壓時，器件的VCNR現(xiàn)象較明顯，器件的發(fā)射電流和發(fā)射效率增加。相反加載+5V時，器件的發(fā)射電流和發(fā)射效率下降。
　　研究了不同器件結(jié)構(gòu)對電學特性的影響，即制備不同膜層結(jié)構(gòu)的器件1（先制備銅電極后制備發(fā)射陰極）、器件2（先制備發(fā)射陰極再制備銅電極）。實驗表明器件1的傳導(dǎo)電流低于器件2，

5、出現(xiàn)VCNR現(xiàn)象時對應(yīng)的器件電壓大于器件2，且傳導(dǎo)電流穩(wěn)定，形成的狹縫尺寸適合表面電子發(fā)射。
　　研究了材料成份對器件電學特性的影響。在氣體流量N2∶ Ar為3∶90sccm的前提下，利用磁控濺射設(shè)備分別在工作氣壓為0.85Pa和1Pa下，制備了兩種不同性質(zhì)的發(fā)射極薄膜（顆粒膜），然后在真空中進行電形成。結(jié)果表明0.85Pa下制備的顆粒膜導(dǎo)電性良好，但是傳導(dǎo)電流比較大且電形成后狹縫大于2μm，且觀測不到發(fā)射電流。其出現(xiàn)了VCNR現(xiàn)

6、象較1Pa的早許多（相對于器件電壓）。但是1Pa下制備的器件與其相反，傳導(dǎo)電流比較穩(wěn)定且形成的狹縫較為理想在2μm以內(nèi)，出現(xiàn)了明顯的發(fā)射電流。
　　利用掃描式電子顯微鏡X光微區(qū)分析(SEM-EDS)研究了電形成之后器件的顆粒膜元素含量的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)器件顆粒膜電形成后，Al元素發(fā)生了改變且其含量增加了4.29％。
　　結(jié)合以上不同條件下器件宏觀電學特性以及顆粒膜的變化，確定器件VCNR特性和器件顆粒膜中導(dǎo)電元素Al含量直接相