CN104599923A - 一种MgO/ZnO复合介质保护膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MgO/ZnO复合介质保护膜及其制备方法，所述复合介质保护膜包括掺杂有弥散分布ZnO颗粒的MgO薄膜。由于在MgO薄膜中掺杂ZnO颗粒，改变了表面颗粒的形状，表面颗粒形状由椭圆形变成三角形。使得所述复合介质保护膜的二次电子发射系数提高，能够有效降低显示器的着火电压，进而从一定程度上降低PDP显示器的功耗和成本，提高器件的寿命，增强显示器件工作电压的稳定性。

Description

一种MgO/ZnO复合介质保护膜及其制备方法

技术领域

本发明属于等离子显示器领域，具体涉及一种MgO/ZnO复合介质保护膜及其制备方法。

背景技术

PDP(Plasma Display Panel，等离子显示板)显示发光基于气体放电原理，当在电极之间附加一定电压，惰性气体Ne和Xe被击穿，辉光放电产生的可见光或紫外光激发涂在障壁上的荧光粉发出红、绿、蓝三原色光，从而实现PDP的彩色显示。PDP基板上的电极间附加电压增至某一临界值时，电极间的惰性气体就会发生放电，把此时放电开始的瞬间电压Vf称为着火电压。德国著名科学家帕邢(Paschen)发现了著名的帕邢定律，即气体的击穿电压为：

$V_f=\frac{B\left(\mathrm{Pd}\right)}{\mathrm{Ln}\left(\mathrm{Pd}\right)-\mathrm{Ln}\left\{\frac{1}{A}\right[\mathrm{Ln}(1+\frac{1}{\mathrm{\γ}})\left]\right\}}$

Vf——着火电压/V；

A——阴极材料相关常数；

B——气体相关常数；

P——放电气压压强/kPa；

d——放电间距/mm；

γ——二次电子发射系数。

从帕邢定律的内容来看，着火电压由气体压强P和电极间距d的乘积(Pd)决定，并且存在极小值。当气体种类和阴极材料都确定时，着火电 压Vf是气体压强和电极间距乘积(Pd)的函数。

从帕邢定律可以看出，影响气体放电着火电压的因素主要有Pd值、气体种类和成分、阴极材料和表面状况、电场分布等。气体放电过程中，与放电气体直接接触的是介质保护膜，介质保护膜的二次电子发射系数会直接影响到着火电压的大小，因此选取二次电子发射系数高的介质保护膜可以有效降低着火电压，进而降低AC-PDP成本和功耗。

随着AC-PDP的发展，传统单一的MgO介质保护膜已经越来越难满足高速发展的PDP器件性能要求，目前PDP显示器存在功耗过大和制作成本过高的问题，研究者做出大量工作以期优化和改善介质保护膜和PDP的工作性能，研究了多种不同的介质层保护膜材料，比如有学者研究了向低温生长的MgO薄膜中掺入Ni，希望通过改变介质保护膜的微观结构来提高薄膜二次电子发射能力，提高AC-PDP工作电压的稳定性。还有学者希望设计多层膜来替代单一的MgO膜，如设计MgF₂/MgO和LaF₃/MgO等双层膜体系，甚至还有学者研究了(MgF₂/MgO)n的多层膜来替代传统的单一MgO介质保护膜以期降低着火电压。尽管这些设计都在不同程度上对介质保护膜的性能改善有一定的提高，但仍不能满足AC-PDP对介质保护膜的性能要求，因此，对于介质保护膜的改性研究还有待于改善。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种MgO/ZnO复合介质保护膜及其制备方法，制备得到的复合介质保护膜具有较低的着火电压，能够降低器件的功耗和成本。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种MgO/ZnO复合介质保护膜，该复合介质保护膜包括MgO薄膜，所述MgO薄膜中掺杂有弥散分布的ZnO颗粒，所述复合介质保护膜的表面颗粒的形状为三角形。

所述复合介质保护膜中Zn的原子数百分含量为0.6～0.8％。

所述复合介质保护膜的厚度为100～300nm。

所述ZnO颗粒的尺寸为5～25nm。

所述复合介质保护膜是通过反应磁控溅射制得。

一种MgO/ZnO复合介质保护膜的制备方法，包括以下步骤：利用反应磁控溅射的方法在基片上共溅射MgO/ZnO薄膜，薄膜中ZnO弥散分布于MgO中。

所述反应温度为160℃。

所述MgO/ZnO薄膜中Zn的原子数百分含量为0.6～0.8％。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

本发明在MgO薄膜中掺入了ZnO颗粒，因此改变了介质保护膜表面颗粒的形状，使表面颗粒形状由椭圆形变成三角形，使得本发明所述复合介质保护膜的二次电子发射系数提高，二次电子发射系数的提高能够有效降低显示器的着火电压，进而从一定程度上降低PDP显示器的功耗和成本，提高器件的寿命，增强显示器件工作电压的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例制备的MgO/ZnO复合介质保护膜的高分辨透射电镜照片，其中，(b)为(a)的局部放大；

图2为本发明实施例制备的MgO/ZnO复合介质保护膜的能谱，其中， (a)为Mg，(b)为Zn；

图3为Zn靶不同射频功率下所制备介质保护膜的表面形貌扫描电镜照片，其中，(a)为0W，(b)为10W；

图4是不同Zn含量下MgO/ZnO复合介质保护膜的最低着火电压。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种MgO/ZnO复合介质保护膜，所述复合介质保护膜包括MgO薄膜，所述MgO薄膜中掺杂有弥散分布的ZnO纳米颗粒。其中，MgO薄膜的厚度约为171nm(图1a)，ZnO纳米颗粒的尺寸约为10nm(图1b)。本发明中ZnO纳米颗粒是通过反应磁控溅射的方法沉积制得，MgO薄膜采用反应磁控溅射法在Si基片表面上溅射制得。

本发明还提供了一种MgO/ZnO复合介质保护膜的制备方法，利用反应磁控溅射的方法在Si基片上共溅射MgO/ZnO复合薄膜，反应温度为160℃。

具体的，采用JPG-450a型双室磁控溅射设备溅射MgO/ZnO复合薄膜，靶材为Mg靶以及Zn靶。通入纯度为99.99％的氩气和氧气，Mg靶为直流溅射，溅射功率为160W，Zn靶为射频溅射，溅射功率为0W、10W。偏压为100V，氧分压为40％，工作气压为0.3Pa，溅射温度为160℃。预溅射时间为20min，溅射时间为4h。

利用XPS对薄膜成分含量进行表征(参见图2)，得到Zn靶不同射频功率下制备的MgO/ZnO复合薄膜的Zn含量，表征结果见表1。

表1 不同射频功率下制备的MgO/ZnO复合薄膜的Zn含量

编号	0W	10W
			Zn/at％	0	0.75％

利用SEM对薄膜表面形貌进行表征，得到不同Zn含量下制得的MgO/ZnO复合薄膜的表面形貌，表征结果见图3。从图3可以看出，MgO薄膜中掺入了ZnO纳米颗粒，因此改变了介质保护膜表面颗粒的形状，使表面颗粒形状由椭圆形(图3a)变成三角形(图3b)。

利用AC-PDP电性能测试系统对复合结构进行放电性能的表征。测试结果如表2所示：

表2 Zn含量不同时所得的MgO/ZnO复合介质保护膜的最低着火电压

编号	0W	10W
			Vf	262	258

从图4、表2中可以看出，Zn靶射频功率为10W时候，即Zn含量为0.75at％时的最低着火电压是低于纯MgO薄膜的。而较低的着火电压对于降低PDP的工艺成本来说是非常重要的。

本发明通过控制Zn含量改变了介质保护膜表面形貌，使表面颗粒形状变成三角形，可以有效地降低介质保护膜的着火电压，从而降低PDP功耗和生产成本，提高PDP的工作稳定性。

Claims (8)

1.一种MgO/ZnO复合介质保护膜，其特征在于：该复合介质保护膜包括MgO薄膜，所述MgO薄膜中掺杂有弥散分布的ZnO颗粒，所述复合介质保护膜的表面颗粒的形状为三角形。

2.根据权利要求1所述的MgO/ZnO复合介质保护膜，其特征在于：所述复合介质保护膜中Zn的原子数百分含量为0.6～0.8％。

3.根据权利要求1所述的MgO/ZnO复合介质保护膜，其特征在于：所述复合介质保护膜的厚度为100～300nm。

4.根据权利要求1所述的MgO/ZnO复合介质保护膜，其特征在于：所述ZnO颗粒的尺寸为5～25nm。

5.根据权利要求1所述的MgO/ZnO复合介质保护膜，其特征在于：所述复合介质保护膜是通过反应磁控溅射制得。

6.一种MgO/ZnO复合介质保护膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：利用反应磁控溅射的方法在基片上共溅射MgO/ZnO薄膜，薄膜中ZnO弥散分布于MgO中。

7.根据权利要求6所述的MgO/ZnO复合介质保护膜的制备方法，其特征在于：所述反应温度为160℃。

8.根据权利要求6所述的MgO/ZnO复合介质保护膜的制备方法，其特征在于：所述MgO/ZnO薄膜中Zn的原子数百分含量为0.6～0.8％。