彩色等離子體顯示板介質(zhì)保護(hù)層材料的理論研究.pdf

1、等離子體顯示器(PDP)介質(zhì)保護(hù)層材料性能的改善是提高PDP相關(guān)性能的一個(gè)關(guān)鍵因素。保護(hù)層材料的結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)等直接影響到PDP的顯示效果以及器件性能和質(zhì)量。如何改善和提高介質(zhì)保護(hù)層性能在國(guó)際上受到越來(lái)越多關(guān)注。目前，PDP保護(hù)層材料的相關(guān)研究大多從實(shí)驗(yàn)測(cè)量的角度出發(fā)，對(duì)PDP保護(hù)層材料理論研究較少，而保護(hù)層材料性能計(jì)算與PDP放電性能的結(jié)合幾乎沒(méi)有。
　　 本論文以新型蔭罩式PDP結(jié)構(gòu)為研究載體，采用第一性原理研究了一系列PD

2、P保護(hù)層材料電子結(jié)構(gòu)特性，分析了空穴、摻雜等對(duì)保護(hù)層材料電子結(jié)構(gòu)的影響。通過(guò)計(jì)算相應(yīng)的能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度分布等，研究各種材料結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)變化，電子躍遷過(guò)程及其它特性。重點(diǎn)分析、計(jì)算了與PDP放電性能密切相關(guān)的的二次電子和外逸電子發(fā)射過(guò)程以及激子光譜。與放電過(guò)程相結(jié)合，研究了材料微觀結(jié)構(gòu)對(duì)PDP性能的影響，模擬了PDP放電單元的著火電壓、維持電壓、放電效率等放電特性，獲得了從微觀到宏觀較完整的PDP理論分析模型。嘗試尋找具有較好的二次

3、電子和外逸電子發(fā)射性能的新型保護(hù)層材料，從而降低著火電壓和維持電壓，減小功耗，提高放電效率、減小尋址時(shí)間，以滿足高氙、高氣壓、高分辨率PDP的需求，為獲得高質(zhì)量三維顯示效果PDP提供關(guān)鍵材料。
　　 提高M(jìn)gO保護(hù)層的二次電子發(fā)射系數(shù)γ是降低著火電壓和維持電壓，提高放電效率的一個(gè)有效途徑。論文計(jì)算了純MgO以及含F(xiàn)、F+色心的MgO晶體電子結(jié)構(gòu)，在分析、研究其能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度分布的基礎(chǔ)上，計(jì)算了相應(yīng)氖離子和氙離子轟擊情況下的二次

4、電子發(fā)射系數(shù)。結(jié)果表明，MgO中形成F、F+色心可以提高其二次電子發(fā)射系數(shù)，尤其是氙離子轟擊的二次電子發(fā)射系數(shù)，進(jìn)而降低PDP放電單元的工作電壓，提高放電效率。在此基礎(chǔ)上，我們引入激子概念，計(jì)算了MgO的激子光譜及其激子束縛能，并從激子角度對(duì)PDP中外逸電子來(lái)源進(jìn)行分析。
　　 MgCaO材料是目前備受關(guān)注的PDP保護(hù)層材料。論文詳細(xì)研究MgCaO復(fù)合材料的電子結(jié)構(gòu)，激子光譜等，并分析了摻CaO對(duì)MgO二次電子和外逸電子發(fā)射的影

5、響。計(jì)算了MgCaO的激子光譜，從激子角度分析和理解MgCaO中的外逸電子發(fā)射機(jī)理，并分析了材料priming電子發(fā)射機(jī)制以及對(duì)PDP的放電性能的影響。結(jié)果表明，可以通過(guò)對(duì)PDP保護(hù)層材料MgO摻CaO來(lái)提高保護(hù)層的外逸電子發(fā)射，以及降低禁帶寬度，這不僅能減小PDP的jitter，而且還能適當(dāng)?shù)慕档蚉DP放電單元的工作電壓。
　　 用第一性原理研究了Mg1-xZnxO保護(hù)層的性質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著ZnO摻雜濃度的增加，Mg1-xZn

6、xO的禁帶寬度逐漸減小，同時(shí)價(jià)帶寬度值逐漸增加，二次電子發(fā)射系數(shù)也隨之增加。采用二維流體模型模擬Mg1-xZnxO作為保護(hù)層的SM-PDP放電單元的放電過(guò)程，結(jié)果顯示采用10％Xe濃度放電氣體時(shí)，ZnO摻雜濃度由O變化到62.5％的情況下，不僅工作電壓能有效減小，放電效率也提高了約60％，其中電子加熱效率約為35％，Xe激發(fā)效率約27％。因此，采用小禁帶寬度氧化物摻雜保護(hù)層材料如Mg1-xZnxO，可進(jìn)一步提高Xe濃度，從而獲得更高的放

7、電效率。
　　 詳細(xì)研究了不等價(jià)摻雜形成的Mg1-xSixO保護(hù)層材料電子結(jié)構(gòu)及對(duì)放電性能的影響。研究結(jié)果表明，MgO材料中摻一定量的Si后，在MgO能帶的禁帶中有雜質(zhì)能級(jí)引入，并且雜質(zhì)能級(jí)靠近導(dǎo)帶，成為電子陷阱，能有效的俘獲電子。而陷阱中的電子比價(jià)帶中電子更容易被激發(fā)到真空能級(jí)成為自由電子。當(dāng)摻Si濃度在1.85～5.56％之間時(shí)，能有效提高M(jìn)gO保護(hù)層的二次電子發(fā)射，降低PDP放電單元的工作電壓，提高放電效率。摻Si濃度約為