柔性襯底上納米氧化鋅的制備、表征和場(chǎng)致電子發(fā)射特性研究.pdf

1、柔性技術(shù)和柔性電子發(fā)展空前，應(yīng)用廣泛。柔性冷陰極作為柔性電子器件的核心部件極具研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用基礎(chǔ)。氧化鋅納米材料作為寬禁帶半導(dǎo)體，具有負(fù)電子親和性、環(huán)境穩(wěn)定性和優(yōu)異的力學(xué)性能在場(chǎng)發(fā)射領(lǐng)域有不可替代的作用。銅箔作為柔性襯底可延性好，導(dǎo)電導(dǎo)熱能力強(qiáng)，且耐高溫，在柔性襯底中占據(jù)重要地位。
　　本文先后以剛性Si和柔性Cu箔作為襯底，制備了氧化鋅納米材料冷陰極發(fā)射體，對(duì)其進(jìn)行表征和場(chǎng)發(fā)射特性的測(cè)試，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　（1

2、）利用化學(xué)氣相沉積法在剛性Si襯底上制備納米氧化鋅的發(fā)射體，通過(guò)制備參數(shù)的優(yōu)化得到了氧化鋅納米陣列的最佳制備條件：鋅粉0.4g，保溫生長(zhǎng)時(shí)間30min，Ar/O2為152/5(sccm)，Si襯底上鍍Pt，800℃和900℃下均可得到納米陣列結(jié)構(gòu)，只是其沉積區(qū)域不同。場(chǎng)發(fā)射測(cè)試表明氧化鋅納米陣列結(jié)構(gòu)的屏蔽效應(yīng)明顯，場(chǎng)發(fā)射能力弱。其開(kāi)啟電場(chǎng)為14.8V/μm，場(chǎng)增強(qiáng)因子β為492。研究表明長(zhǎng)徑比不同的陣列結(jié)構(gòu)納米棒均有持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)射能力，

3、且納米棒的長(zhǎng)徑比較大時(shí)場(chǎng)發(fā)射性能較好。
　　（2）采用CVD法在Cu箔上合成了ZnO納米針尖場(chǎng)發(fā)射體，實(shí)現(xiàn)了冷陰極發(fā)射體制備工藝從剛性襯底到柔性襯底的成功過(guò)渡。該納米針尖結(jié)構(gòu)的開(kāi)啟電場(chǎng)為17.4V/μm，閾值電場(chǎng)為25.5V/μm，當(dāng)外加電場(chǎng)為30.0V/μm時(shí)，其發(fā)射電流密度可達(dá)到4.0 mA/cm2。其場(chǎng)發(fā)射性能優(yōu)異，有一定的研究?jī)r(jià)值，但想要獲得器件的應(yīng)用，必須使發(fā)射體整齊排列形成密度均勻可調(diào)控的陣列，因此有必要進(jìn)行下一步的研

4、究。
　　（3）對(duì)柔性冷陰極發(fā)射體的CVD制備工藝條件進(jìn)行優(yōu)化得到了較為理想的陣列結(jié)構(gòu)發(fā)射體，其設(shè)計(jì)參數(shù)為：Zn0.1g，在900℃下蒸發(fā)，保溫生長(zhǎng)40min，Ar/O2流量比為200/20(sccm)，Cu箔襯底置于蒸發(fā)源附近。柔性Cu箔上氧化鋅納米線陣列結(jié)構(gòu)的開(kāi)啟電場(chǎng)為9.3V/μm，閾值電場(chǎng)為19.7V/μm；當(dāng)外加電場(chǎng)達(dá)到27.1V/μm時(shí)，其發(fā)射電流密度可達(dá)到4.2 mA/cm2。場(chǎng)增強(qiáng)因子為1561，是一種性能非常優(yōu)良