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ZnS荧光薄膜的脉冲激光沉积及其特性研究

作　者: 纠智先
导　师: 姚宁；张兵临
学　校: 郑州大学
专　业: 光学
关键词: 硫化锌脉冲激光沉积射频荧光薄膜场发射平板显示
分类号: TN141
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

场发射平板显示器件由于具有高亮度、体积小、低能耗、高视觉性能等优点,深受众多研究者的青睐。要制造出高质量的场发射平板显示器件,不仅需要高性能的阴极,还需要与之相匹配的阳极荧光层以及先进的器件封装技术。本论文从优化场发射平板显示阳极荧光层的角度出发,采用YAG固体激光器(1064nm)和XeCl(308nm)准分子激光器,利用射频辅助脉冲激光沉积技术,通过改变脉冲激光能量密度、射频辅助及环境气压、沉积温度、基体—靶距、激光重复频率等参量,并采取对荧光薄膜进行退火处理等手段,制备出了具有较高发光性能的ZnS荧光薄膜。并且具体分析了上述制备工艺条件对ZnS薄膜特性的影响。通过XRD、SEM、AFM对制备样品的结构、形貌特性进行测试,利用荧光光谱仪、亮度计对样品的光致发光和阴极射线发光特性进行了分析。研究了ZnS薄膜的结晶状况、成分、膜厚等因素对其发光性能的影响。得出结论为:在低脉冲能量下,使用Ar气等离子体羽辉射频辅助、沉积温度200℃、选用基体—靶距5cm、激光重复频率为3Hz并进行退火处理的薄膜样品具有较高的结晶度,以及较好的发光性能。在优化的沉积条件中制备了发光较好的绿色ZnS荧光薄膜,同时又尝试采用了ZnO/ZnS双层薄膜来提高发光性能。结果表明制备的双层薄膜比单层薄膜发光亮度有所提高,但还待进一步研究。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章引言  7-13
  1.1 平板显示器件(FPD)发展简介  7-8
  1.2 场发射平板显示(FED)简介  8-10
  1.3 场发射平板显示器件对荧光层的技术要求及存在的问题  10-11
  1.4 本论文的选题思想及主要内容  11-13
第二章理论基础  13-28
  2.1 ZnS的性质及其应用  13-17
    2.1.1 ZnS的晶体结构  13-14
    2.1.2 ZnS的性质与应用  14-17
  2.2 ZnS荧光薄膜的制备方法  17-18
  2.3 ZnS荧光薄膜的发光机理  18-27
    2.3.1 光电显示材料  18-19
    2.3.2 发光的基本原理  19-24
    2.3.3 阴极射线发光过程  24-25
    2.3.4 ZnS薄膜的发光机理  25-27
  2.4 ZnS薄膜的应用前景  27-28
第三章射频辅助脉冲激光沉积法  28-39
  3.1 脉冲激光沉积(PLD)法  28-36
    3.1.1 脉冲激光沉积的基本原理  28-30
    3.1.2 脉冲激光沉积的特点  30-32
    3.1.3 脉冲激光沉积的工艺条件对ZnS薄膜的影响  32-36
  3.2 射频辅助脉冲激光沉积镀膜  36-37
  3.3 射频辅助脉冲激光沉积实验装置  37-39
第四章射频辅助脉冲激光沉积制备ZnS薄膜  39-73
  4.1 实验过程  39-40
  4.2 实验测试方法  40-43
    4.2.1 结构分析  40-41
    4.2.2 形貌分析  41-43
    4.2.3 发光特性测试  43
  4.3 ZnS靶材的各种特性测试  43-46
  4.4 实验结果及分析  46-66
    4.4.1 脉冲激光能量密度对制备ZnS薄膜的影响  46-50
    4.4.2 环境气压对制备ZnS薄膜的影响  50-51
    4.4.3 射频辅助对制备ZnS薄膜的影响  51-55
    4.4.4 沉积温度对制备ZnS薄膜的影响  55-59
    4.4.5 基体-靶距对制备ZnS薄膜的影响  59-60
    4.4.6 激光重复频率对制备ZnS薄膜的影响  60-61
    4.4.7 退火处理对制备ZnS薄膜的影响  61-65
    4.4.8 实验条件参数优化  65-66
  4.5 ZnS薄膜的发光特性分析  66-68
    4.5.1 光致发光特性分析  66-67
    4.5.2 阴极射线发光特性分析  67-68
  4.6 ZnO/ZnS双层薄膜的各种特性分析  68-73
    4.6.1 ZnO/ZnS双层薄膜的制备  68
    4.6.2 各种特性分析  68-73
第五章结论与展望  73-75
参考文献  75-80
致谢  80-81
附录  81

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