專利名稱：Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜材料，特別涉及一種Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表 面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器(Surface Conduction Electron-emitter Display, SED)，屬于場(chǎng)致發(fā)射顯示(Field Emission Display, FED)的一種，其圖像顯示性能在目前 平板顯示器件中非常突出。SED的顯像原理與傳統(tǒng)的陰極射線管(CathodeRay Tube, CRT) 類似，不同之處在于SED是將涂有熒光材料的玻璃板與鋪有大量表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源的玻 璃底板平行擺放，這種結(jié)構(gòu)使得SED的厚度可以做得相當(dāng)薄，同時(shí)還保持了 CRT圖像與功耗 方面的優(yōu)勢(shì)。 目前，SED制作技術(shù)中主要使用日本佳能提出的含鈀(Pd)的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄 膜，而鈀是一種貴重金屬，大量的使用這種材料會(huì)使SED的制作成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有低成本與高電子發(fā)射效率的Nb-Si-N納米雙相結(jié) 構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜的制備方法，該方法制備的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜材料由NbN導(dǎo) 電相與SiNx絕緣相兩相組成，其穩(wěn)定的電子發(fā)射特性完全可以滿足SED對(duì)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā) 射薄膜的要求。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。 —種Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜的制備方法，其特征在于在 N2/Ar混合氣體氛圍中，以玻璃為基體，同時(shí)對(duì)Nb靶與Si靶進(jìn)行反應(yīng)磁控濺射，沉積生成具 有NbN導(dǎo)電相與SiNx絕緣相的Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于 所述N2/Ar混合氣體的氣壓為0. lPa， N2分壓為0. 01-0. 03Pa。 所述反應(yīng)磁控濺射采用脈沖電源或射頻電源，并對(duì)基體施加50-200V的負(fù)偏壓。 采用本發(fā)明制備的Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜，具有NbN導(dǎo)
電相與SiN,絕緣相的雙相結(jié)構(gòu)，并可以根據(jù)需要調(diào)整雙相的存在比例，從而很方便改變薄
膜方塊電阻，滿足SED對(duì)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜的要求。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l，在N"Ar混合氣體氛圍中，以玻璃為基體，同時(shí)以直徑X厚度為 ①75 X 6mm2的Nb片與Si片作為濺射耙材進(jìn)行反應(yīng)磁控濺射，沉積生成具有Nb-Si-N納米雙 相結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜。其中，Nb靶采用脈沖電源，濺射功率為lOOW，Si靶采用射 頻電源，濺射功率為50W，對(duì)基體施加50V的負(fù)偏壓，濺射氣體(N2/Ar混合氣體)總流量為 40sccm，濺射氣壓(N2/Ar混合氣體的氣壓)為0. lPa，N2分壓為0. OlPa，Ar分壓為0. 09Pa，沉積時(shí)間為10min，沉積厚度為100nm。 本實(shí)施例制備的Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜，其電子發(fā)射電流 為3. 2uA，電子發(fā)射效率為1. 4%。，且發(fā)射電流的穩(wěn)定性好。 實(shí)施例2，在N"Ar混合氣體氛圍中，以玻璃為基體，同時(shí)以直徑X厚度為 ①75 X 6mm2的Nb片與Si片作為濺射耙材進(jìn)行反應(yīng)磁控濺射，沉積生成具有Nb-Si-N納米雙 相結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜。其中，Nb靶采用脈沖電源，濺射功率為100W，Si靶采用射 頻電源，濺射功率為50W，對(duì)基體施加50V的負(fù)偏壓，濺射氣體(N2/Ar混合氣體)總流量為 40sccm，濺射氣壓(N2/Ar混合氣體的氣壓)為0. lPa，N2分壓為0. 03Pa，Ar分壓為0. 07Pa， 沉積時(shí)間為10min，沉積厚度為80nm。 本實(shí)施例制備的Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜，其電子發(fā)射電流 為2. 8uA，電子發(fā)射效率為1. 2%。，且發(fā)射電流的穩(wěn)定性好。 實(shí)施例3，在N"Ar混合氣體氛圍中，以玻璃為基體，同時(shí)以直徑X厚度為 ①75X6mm2的Nb片與Si片作為濺射耙材進(jìn)行反應(yīng)磁控濺射，沉積生成具有Nb-Si-N納米 雙相結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜。其中，Nb靶采用脈沖電源，濺射功率為IOOW， Si靶采 用射頻電源，濺射功率為50W，對(duì)基體施加200V的負(fù)偏壓，濺射氣體(N2/Ar混合氣體)總 流量為40sccm，濺射氣壓(N2/Ar混合氣體的氣壓)為0. 1Pa， N2分壓為0. 03Pa， Ar分壓為 0. 07Pa，沉積時(shí)間為10min，沉積厚度為80nm。 本實(shí)施例制備的Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜，其電子發(fā)射電流 為3. luA，電子發(fā)射效率為1. 3%。，且發(fā)射電流的穩(wěn)定性好。 實(shí)施例4，在N"Ar混合氣體氛圍中，以玻璃為基體，同時(shí)以直徑X厚度為 ①75 X 6mm2的Nb片與Si片作為濺射耙材進(jìn)行反應(yīng)磁控濺射，沉積生成具有Nb-Si-N納米雙 相結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜。其中，Nb靶濺射功率為100W，Si靶濺射功率為50W，兩靶 均采用脈沖電源，對(duì)基體施加IOOV的負(fù)偏壓，濺射氣體(N"Ar混合氣體)總流量為40sccm， 濺射氣壓(N2/Ar混合氣體的氣壓)為0. 1Pa， N2分壓為0. OlPa， Ar分壓為0. 09Pa，沉積時(shí) 間為10min，沉積厚度為120nm。 本實(shí)施例制備的Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜，其電子發(fā)射電流 為3. 6uA，電子發(fā)射效率為1. 5%。，且發(fā)射電流的穩(wěn)定性好。 實(shí)施例5，在N"Ar混合氣體氛圍中，以玻璃為基體，同時(shí)以直徑X厚度為 ①75 X 6mm2的Nb片與Si片作為濺射耙材進(jìn)行反應(yīng)磁控濺射，沉積生成具有Nb-Si-N納米雙 相結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜。其中，Nb靶濺射功率為100W，Si靶濺射功率為40W，兩靶 均采用脈沖電源，對(duì)基體施加IOOV的負(fù)偏壓，濺射氣體(N"Ar混合氣體)總流量為40sccm， 濺射氣壓(N2/Ar混合氣體的氣壓)為0. 1Pa， N2分壓為0. 03Pa， Ar分壓為0. 07Pa，沉積時(shí) 間為10min，沉積厚度為100nm。 本實(shí)施例制備的Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜，其電子發(fā)射電流 為3. OuA，電子發(fā)射效率為1. 3%。，且發(fā)射電流的穩(wěn)定性好。 本發(fā)明制備的Nb-Si-N傳導(dǎo)電子發(fā)射薄膜薄膜與現(xiàn)有PdO表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜 材料相比，在同樣實(shí)驗(yàn)條件下比后者的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜電子發(fā)射效率(1.0%。)高， 在小的器件電流下就有高的電子發(fā)射密度，具有高的電子發(fā)射能力；同時(shí)具有高的穩(wěn)定性， 可長(zhǎng)時(shí)間多次反復(fù)發(fā)射電子。
權(quán)利要求
一種Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜的制備方法，其特征在于在N2/Ar混合氣體氛圍中，以玻璃為基體，同時(shí)對(duì)Nb靶與Si靶進(jìn)行反應(yīng)磁控濺射，沉積生成具有NbN導(dǎo)電相與SiNx絕緣相的Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜的制備方 法，其特征在于，所述N2/Ar混合氣體的氣壓為0. lPa， N2分壓為0. 01_0. 03Pa。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜的制備方 法，其特征在于，所述反應(yīng)磁控濺射采用射頻電源或脈沖電源，并對(duì)基體施加50-200V的負(fù) 偏壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜材料，公開(kāi)了一種Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜的制備方法。它包括以下步驟在N2/Ar混合氣體氛圍中，以玻璃為基體，同時(shí)對(duì)Nb靶與Si靶進(jìn)行反應(yīng)磁控濺射，沉積生成具有NbN導(dǎo)電相與SiNx絕緣相的Nb-Si-N納米雙相結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射薄膜。
文檔編號(hào)C23C14/06GK101775589SQ20101013189
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者劉錄平, 劉純亮, 史彥慧, 吳匯焱, 吳勝利, 宋忠孝, 岳晴雯, 徐可為, 馬凌志 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)