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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(shì)。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(shí),其傳導(dǎo)電流與器件電壓呈現(xiàn)重復(fù)的壓控負(fù)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(méi)有發(fā)射電流。因此,揭示VCNR的形成機(jī)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(guò)真空電形成,研究VCNR特性及其形成機(jī)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(chǎng)以及顆粒膜材料成份等,對(duì)器件的電學(xué)特性影響,根據(jù)電學(xué)特性的演變規(guī)律,探討了顆粒膜的電子發(fā)射機(jī)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(duì)VCNR的影響。實(shí)驗(yàn)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(dá)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(yuǎn)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(chǎng)模式下器件電學(xué)特性的影響,對(duì)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(duì)電子發(fā)射效率的影響以及對(duì)VCNR現(xiàn)象的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)加載-5V電壓時(shí),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(shí),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(duì)電學(xué)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(shí)驗(yàn)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(shí)對(duì)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(duì)器件電學(xué)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(jìn)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(cè)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(duì)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(xué)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
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