氧化鋅薄膜的制備及場(chǎng)發(fā)射性能研究.pdf

1、氧化鋅是一類重要的寬禁帶Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體材料,有著眾多優(yōu)異的特性,尤其是：良好的化學(xué)穩(wěn)定性,小的甚至負(fù)的電子親和勢(shì)(NEA),高的熱導(dǎo)率,良好的耐高溫性和抗氧化性,大的擊穿場(chǎng)強(qiáng)和高的載流子遷移率,大的場(chǎng)發(fā)射電流,使得它在場(chǎng)發(fā)射研究領(lǐng)域倍受青睞。但ZnO場(chǎng)發(fā)射陰極材料的研究目前主要集中在化學(xué)方法制備的一維納米材料方面,采用物理方法制備ZnO薄膜的場(chǎng)發(fā)射性能的報(bào)道卻很少。磁控濺射法制備的薄膜相對(duì)于化學(xué)方法有著諸多優(yōu)勢(shì),比如附著性好,結(jié)構(gòu)

2、致密、針孔少且純度較高,均勻性好,更重要的是其發(fā)射電流均勻,制成的器件壽命長(zhǎng),且易于與其它微電子器件集成等。在此背景之下,本文對(duì)ZnO薄膜場(chǎng)發(fā)射特性作了一些有益的研究,研究?jī)?nèi)容如下： 采用射頻磁控濺射法在Si(100)襯底上制備了不同薄膜厚度、不同襯底溫度、La摻雜和A1摻雜的ZnO薄膜樣品；用XRD、FESEM和AFM對(duì)薄膜進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和表面形貌表征,所有薄膜均為c軸擇優(yōu)取向生長(zhǎng)(厚度系列中20nm和30nm的樣品除外)。

3、 研究了薄膜厚度對(duì)場(chǎng)發(fā)射性能的影響,得到了場(chǎng)發(fā)射性能最佳的厚度值(40nm)。發(fā)現(xiàn)此結(jié)果并不只是由于表面粗糙度變化所致,而可能是樣品表面粗糙度變化、高電場(chǎng)導(dǎo)致薄膜內(nèi)部空間電荷區(qū)能帶結(jié)構(gòu)的改變而引起的勢(shì)壘高度減小以及電子在薄膜中因散射作用導(dǎo)致的電流密度指數(shù)級(jí)的衰減三者共同作用的結(jié)果。 研究了襯底溫度對(duì)薄膜場(chǎng)發(fā)射性能的影響。發(fā)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)射特性的變化可能是由于襯底溫度的改變引起表面形貌的變化所致,在厚度相同的情況下,粗糙度越大,場(chǎng)發(fā)射性