CN101775577A - Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方法 - Google Patents
Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及表面传导电子发射薄膜材料，公开了一种Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方法。它包括以下步骤：在N2/Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时以Zr靶与Si靶进行反应磁控溅射，沉积生成具有ZrNX导电相与SiNX绝缘相的Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及表面传导电子发射薄膜材料，特别涉及一种Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方法。
背景技术
表面传导电子发射显示器(Surface-conduction Electron-emitter Display，SED)，属于场致发射显示(FED)的一种，其图像显示性能在目前平板显示器件中非常突出。SED的显像原理与传统的阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)类似，不同于CRT的是SED将涂有荧光材料的玻璃板与铺有大量表面传导电子发射源的玻璃底板平行摆放，使得SED的厚度可以做得相当薄，同时还保持了CRT图像与功耗方面的优势。
目前，SED制作技术中主要使用日本佳能提出的含钯的表面传导电子发射薄膜，而钯是一种贵重金属，大量的使用这种材料会使SED的制作成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有低成本与高电子发射效率的Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方法，该方法制备的表面传导电子发射薄膜材料由ZrNX导电相与SiNX绝缘相两相组成，完全可以满足SED要求表面传导电子发射薄膜具有一定的导电性的要求。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在N2/Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时以Zr靶与Si靶进行反应磁控溅射，沉积生成具有ZrNX导电相与SiNX绝缘相的Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜。
本发明的进一步改进在于：
所述N2/Ar混合气体的气压为0.3Pa，N2分压为0.03-0.09Pa。
所述反应磁控溅射中，Zr靶采用脉冲电源，Si靶采用射频电源，Zr靶溅射功率为60W-90W，Si靶溅射功率为30W-60W。
采用本发明制备的Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜，具有ZrNX导电相与SiNX绝缘相双相结构，并可根据需要调整双相成分比例，从而方便改变薄膜方块电阻，完全可以满足SED对表面传导电子发射薄膜的要求。
具体实施方式
实施例1，在N2/Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时以直径×厚度为Φ75×6mm的Zr片与Si片作为溅射靶材进行反应磁控溅射，沉积生成具有ZrNX导电相与SiNX绝缘相的Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜；其中，Zr靶采用脉冲电源，溅射功率为80W，Si靶采用射频电源，溅射功率为60W，对基体施加100V的负偏压，溅射气体(N2/Ar混合气体)总流量为40sccm，溅射气压(即N2/Ar混合气体的气压)为0.3Pa，N2分压为0.06Pa，Ar分压为0.24Pa，沉积时间为20min，沉积厚度为120nm。
本实施例制备的Zr-Si-N纳米双相结构的表面传导电子发射薄膜，其电子发射强度为29.14μA，电子发射效率为1.21‰。
实施例2，在N2/Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时以直径×厚度为Φ75×6mm的Zr片与Si片作为溅射靶材进行反应磁控溅射，沉积生成具有ZrNX导电相与SiNX绝缘相的Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜；其中，Zr靶采用脉冲电源，溅射功率为90W，Si靶采用射频电源，溅射功率为50W，对基体施加100V的负偏压，溅射气体(N2/Ar混合气体)总流量为40sccm，溅射气压(即N2/Ar混合气体的气压)为0.3Pa，N2分压为0.09Pa，Ar分压为0.21Pa，沉积时间为20min，沉积厚度为120nm。
本实施例制备的Zr-Si-N纳米双相结构的表面传导电子发射薄膜，其电子发射强度为17.61μA，电子发射效率为1.20‰。
实施例3，在N2/Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时以直径×厚度为Φ75×6mm的Zr片与Si片作为溅射靶材进行反应磁控溅射，沉积生成具有ZrNX导电相与SiNX绝缘相的Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜；其中，W靶采用脉冲电源，溅射功率为80W，Si靶采用射频电源，溅射功率为40W，对基体施加100V的负偏压，溅射气体(N2/Ar混合气体)总流量为40sccm，溅射气压(即N2/Ar混合气体的气压)为0.3Pa，N2分压为0.06Pa，Ar分压为0.24Pa，沉积时间为20min，沉积厚度为80nm。
本实施例制备的Zr-Si-N纳米双相结构的表面传导电子发射薄膜，其电子发射强度为14.68μA，电子发射效率为3.29‰。
实施例4，在N2/Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时以直径×厚度为Φ75×6mm的Zr片与Si片作为溅射靶材进行反应磁控溅射，沉积生成具有ZrNX导电相与SiNX绝缘相的Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜；其中，Zr靶采用脉冲电源，溅射功率为70W，Si靶采用射频电源，溅射功率为40W，对基体施加100V的负偏压，溅射气体(N2/Ar混合气体)总流量为40sccm，溅射气压(即N2/Ar混合气体的气压)为0.3Pa，N2分压为0.09Pa，Ar分压为0.21Pa，沉积时间为20min，沉积厚度为70nm。
本实施例制备的Zr-Si-N纳米双相结构的表面传导电子发射薄膜，其电子发射强度为13.30μA，电子发射效率为1.53‰。
实施例5，在N2/Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时以直径×厚度为Φ75×6mm的Zr片与Si片作为溅射靶材进行反应磁控溅射，沉积生成具有ZrNX导电相与SiNX绝缘相的Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜；其中W靶采用脉冲电源，溅射功率为60W，Si靶采用射频电源，溅射功率为30W，对基体施加30V的负偏压，溅射气(N2/Ar混合气体)气体总流量为40sccm，溅射气压(即N2/Ar混合气体的气压)为0.3Pa，N2分压为0.03Pa，Ar分压为0.27Pa，沉积时间为30min，沉积厚度为100nm。
本实施例制备的Zr-Si-N纳米双相结构的表面传导电子发射薄膜，其电子发射强度为52.18μA，电子发射效率为4.25‰.
在类似实验条件下，目前采用Pd靶材在O2/Ar的混合气体氛围中沉积的PdO表面传导电子发射薄膜电子发射效率一般在1‰左右。本发明制备的Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜与现有PdO表面传导电子发射薄膜材料相比，在小的器件电流下就有高的电子发射强度，高的电子发射效率，同时具有高的稳定性，可长时间多次反复发射电子。
Claims (3)
1.一种Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在N2/Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时以Zr靶与Si靶进行反应磁控溅射，沉积生成具有ZrNX导电相与SiNX绝缘相的Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方法，其特征在于，所述N2/Ar混合气体的气压为0.3Pa，N2分压为0.03-0.09Pa。
3.根据权利要求1所述的一种Zr-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方法，其特征在于，所述反应磁控溅射中，Zr靶采用脉冲电源，Si靶采用射频电源，Zr靶溅射功率为60W-90W，Si靶溅射功率为30W-60W。
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