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钛基钠米金刚石涂层场发射阴极工艺研究

作　者: 翟春雪
导　师: 张志勇
学　校: 西北大学
专　业: 电路与系统
关键词: 纳米金刚石涂层钛衬底热粘接（键合）场发射阴极氢等离子体表面处理
分类号: TN141
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 70次
引　用: 3次
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内容摘要

目前市场上对平板显示器的需求日益增多，而在各类平板显示器中，场致发射平板显示器兼有阴极射线管显示器和液晶显示器的优点，具有极大的发展潜力。本文介绍了一种器件结构和制备工艺简单，易于实现大屏幕显示，且适于批量生产的新型场发射阴极，即在金属钛衬底上均匀涂覆纳米金刚石涂层，然后在高温下退火处理实现两者的牢固键合，并形成欧姆接触。从理论上研究了制备金属基金刚石纳米涂层场发射阴极的可能性，并根据相关理论，提出一整套工艺设想。重点探索了涂覆金刚石纳米涂层的方法、实现金刚石与金属钛的热粘接工艺以及氢等离子体处理的工艺参数，筛选出了在本实验系统中的最佳方法和工艺条件。采用XRD、SEM、TEM、LRM和EDS等测试分析手段，对实验样品进行检测分析。分析结果表明，热处理后，样品表面确实生成了TiC，实现了金刚石纳米涂层与金属Ti的键合。自行设计组建了场发射性能测试系统，并用其测试了样品的场发射性能，表明实现热粘接后样品具有较好的场发射性能。

全文目录

第一章场致发射显示器及显示技术简介  8-22
  1.1 主流显示器性能比较  8-12
    1.1.1 阴极射线管显示器(CRT)  8-9
    1.1.2 平板显示器(FPD)  9-12
  1.2 场致发射显示器的研制历史与现状  12-13
  1.3 场致发射显示器基本结构和原理  13-19
    1.3.1 场发射原理  13-15
    1.3.2 场发射阴极材料  15-16
    1.3.3 场发射阴极结构  16-19
  1.4 问题的提出和本文的主要工作  19-22
第二章金刚石场发射机理  22-34
  2.1 金刚石场发射的基本模型  22-24
    2.1.1 电子亲和势  22-23
    2.1.2 表面凸起  23
    2.1.3 表面态  23
    2.1.4 缺陷和杂质能级  23
    2.1.5 电介质击穿模型  23-24
  2.2 实验设计的理论依据  24-34
    2.2.1 阴极材料的选择  24-28
    2.2.2 衬底材料的选择  28-29
    2.2.3 金属基金刚石阴极场发射模型  29-31
    2.2.4 实验关键工艺机理  31-34
第三章场发射阴极工艺设计  34-38
  3.1 金刚石纳米颗粒尺寸的选择  34
  3.2 金属的表面处理  34-35
  3.3 金刚石的超声分散  35-36
  3.4 金刚石纳米粉的涂覆  36
  3.5 金刚石与钛基底的热粘接  36-37
  3.6 氢等离子体处理  37-38
第四章实验设备及实验准备工作  38-47
  4.1 实验及检测设备  38-41
    4.1.1 真空退火系统  38-39
    4.1.2 场发射测试系统  39-41
    4.1.3 其他测试设备  41
  4.2 实验准备工作  41-47
    4.2.1 退火系统的预处理  41-43
    4.2.2 原材料的处理和分析  43-47
第五章实验及分析  47-69
  5.1 基体Ti的场发射  47
  5.2 金刚石纳米粉的涂覆及其场发射性能  47-50
    5.2.1 薄膜的涂覆  47-49
    5.2.2 涂膜后样品的场发射性能  49-50
  5.3 金刚石与金属钛的热粘接  50-54
    5.3.1 热处理温度点的确定  50-51
    5.3.2 实验  51-52
    5.3.3 热处理温度对热粘接及场发射性能的影响  52-54
  5.4 金刚石含量对场发射性能的影响  54-55
  5.5 氢等离子体处理及对场发射性能的影响  55-58
  5.6 薄膜涂覆方法的改进  58-60
    5.6.1 溶剂配方的改进  58-59
    5.6.2 不同配方的超声分散均匀涂膜  59-60
  5.7 不同方法涂覆薄膜的场发射性能比较  60-65
  5.8 优化的典型工艺  65
  5.9 典型样品场发射性能分析  65-68
  5.10 发光测试  68-69
第六章结论  69-71
研究生期间发表的论文  71-72
参考文献  72-75
致谢  75

钛基钠米金刚石涂层场发射阴极工艺研究

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