《多孔βsic薄膜的制备和碳纳米管场发射特性研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多孔βsic薄膜的制备和碳纳米管场发射特性研究（85页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、兰州大学 硕士学位论文 多孔-SiC薄膜的制备和碳纳米管场发射特性研究 姓名：张志敏 申请学位级别：硕士 专业：物理学、凝聚态物理 指导教师：谢二庆 20030501 兰州大学硕士论文 摘要 摘要X s 3 7 l 蓝光发射材料是当前半导体材料领域的研究热点之一，多孔S i C 蓝 光发射现象的发现引起人们极人的兴趣。S i C 与S i 的晶格匹配较好，硅 基多孔S i C 薄膜与现有的硅基光电子集成电路技术相兼容，在光电子集 成方面有重要的应用价值。 本文对多孔S i 和多孔S i c 的制备方法、发光机理、微观结构以及其 应用进行了系统的评述。利用射频溅射法制备了硅基B S i C 薄膜
2、，并通 过阳极氧化法制备了多孔D S i C 薄膜。研究了硅基p S i C 薄膜的结构特性 和多孔B S i C 薄膜的表面形貌，系统讨论了腐蚀时间、I - I F 浓度、电流 密度和退火温度对多孔S i C 薄膜P L 谱的影响。 研究表明，在衬底温度为1 0 0 0 。C 时，利用射频溅射法制备了取向性 较好的p S i C 薄膜。利用阳极氧化法制备的多孔p S i C 薄膜表面呈现树枝 状和岛状的结构，在室温下发现较强的位于4 3 5 n m 处蓝光发射，它是由 多孔S i C 薄膜的表面态引起的。当腐蚀时间增加时，还会出现红光发射。 t - I F 酸浓度的增加导致了蓝光峰的强度变强
3、，同时出现了红移现象。蓝光 发射的强度随着电流密度的增加先增加后减小，出现了蓝移现象。退火 处理导致了硅基多孔S i C 薄膜发光的湮灭。实验结果有力的支持了发光 中心模型，同时，我们认为量子限域效应也有一定地作用。这些结果丰 富了发光机理的理论。 碳纳米管由于具有独特尖锐发射尖端的准一维结构，场发射性能十 分优越，是理想场发射平板显示的冷阴极材料，在场发射显示技术应用 方面有着诱人的前景。 本文对碳纳米管的制备方法、生长机理、结构和性质作了系统的评 述，并着重讨论了碳纳米管的场发射特性和发射机理。设计了一个简单 成膜的方法，利用电弧法制备的碳纳米管粉末与银导电胶溶液混合，在 硅片上凝固成膜。
4、测量了它的场发射特性，分析了多次测量和不同分布 兰州大学硕士论文 摘要 密度的碳纳米管对发射性能的影响。利用微波C V D 法制各了碳纳米管薄 膜，测量了它的场发射特性，并讨论了它的发射机理。 结果表明。我们制备的薄膜开启电压在最小可达5 V J m ，并且在电 场低于8 V l p m 时，发射电流可达I m A c m 2 。从理论上对碳纳米管的场发 射特性作了讨论。随着测量次数的增多或碳纳米管浓度的增加，碳纳米 管的开启电场降低，场发射电流增加，同时观察到振荡现象。对于C V D 法制备的碳纳米管薄膜，场发射的开启电压较大，高于3 0 V p r o ，并且场 发射电流较小，在电场为6
5、0 V “m 时，发射电流仅为o5m A c m 2 ，生长 时间的增加导致了场发射开启电场的降低和场发射电流的增强。也观察 到微弱的振荡现象。 兰塑查兰堕主丝苎兰竺! 竺t _ A b s t r a c t B l u e e m i t t i n gm a t e r i a l sa r ei ng r e a td e m a n df o rt h eo p t o e l e c t r o n i cd e v i c e s a n dd i s p l a ya p p l i c a t i o n s P o r o u sS i Cw h i c he x h i
6、b i t sb l u el u m i n e s c e n c ea t r o o mt e m p e r a t u r eh a sa t t r a c t e dm u c hi n t e r e s t S i b a s e dp o r o u sS i Cf i l m sa r e c o m p a t i b l ew i t ht h et e c h n o l o g yo fS i - b a s e do p t o e l e c t r o n i ci n t e g r a t ec i r c u i t s i n c ec r y s
7、 t a ll a t t i c eo fS i Ci sw e l lm a t c h i n gw i t ht h a to fS i I th a sv e r y p r o m i s i n ga p p l i c a t i o n so f t h ef u t u r eS i b a s e do p t o e l e e t r o n i c s I nt h i sW O r k , t h ef u n d a m e n t a l so f p o r o u ss i l i c o na n d p o r o u sS i C a r eb r
8、i e f l y r e v i e w e d T h e p o r o u sS i Cf i l m sw e r e f a b r i c a t e db ye l e c t r o c h e m i c a la n o d i z i n g t h eS i b a s e d3 - S i Cf i l m s w h i c hw e r e p r e p a r e db yR F - s p u t t e r i n gm e t h o d ，T h e s t r u c t u r eo f l B S i Cf i l m sa n d t h e
9、s u r f a c em o r p h o l o g yo f p o r o u sS i Cf i l m sw e r e i n v e s t i g a t e d T h ee f f e c t so fa n o d i z i n gp a r a m e t e r s ( t h ee t c h i n gr i m e ，t h eH F c o n c e n t r a t i o n , t h ec u r r e n td e n s i t ya n dt h ea n n e a l i n gt e m p e r a t u r e ) o
10、 np r o p e r t y o f t h e p h o t o l u m i n e s c e n c ew e r e d i s c u s s e dt h o r o u g h l y I tw a sc o n f i r m e dt h a tt h es t r o n gp r e f e r r e do r i e n t a t i o n3 - S i Cf i l m sw e r e d e p o s i t e da t 1 0 0 0 。C b yR F s p u t t e r i n gm e t h o d P o r o u sB
11、 S i Cf i l m sp r e p a r e d b ya n o d i z a t i o n h a v eb r a n c h l i k eo ri s l a n d l i k es u r f a c e m o r p h o l o g y , a n d e x h i b i tb l u el u m i n e s c e n c e p e a k i n g a t4 3 5 n ma tr o o mt e m p e r a t u r e R e d l u m i n e s c e n c ea p p e a r sw i t ht h
12、 ee t c h i n gt i m ei n c r e a s e d T h ei n c r e a s eo fI - I F c o n c e n t r a t i o nc a nc a u s et h eb u i l d u pa n dr e ds h i f to fb l u e e m i t t i n g p e a k W h e nt h ec u r r e n td e n s i t yi n c r e a s e s ，t h ei m e n s k yo fb l u el u m i n e s c e n c ew i l l i
13、n c r e a s ea n dt h e nd e c r e a s e ，a n dt h eb l u es h i f tp h e n o m e n aw i l lb eo b s e r v e d T h et h e r m a l a n n e a l i n g r e s u l t si nt h ea n n i h i l a t i o no ft h e p o r o u s S i C l u m i n e s c e n c eO u r e x p e r i m e n t a l r e s u l tc a l l e x p l a
14、 i nb y t h em o d e lo f l u m i n e s c e n tc e n t e r , a tt h es a m et i m et h eq u a n t u mc o n f i n e m e n te f f e c ta l s oh a s s o m ee f f e c t s I te n r i c ht h eP o r o u sS i C t h e o r yo f l u m i n e s c e n tm e c h a n i s m 兰州大学硕士论文 A b s t r a c t C a r b o nn a n o
15、 t u b e s ( C N T s ) h a v ee x c e l l e n ta b i l i t yt oe m i tc o l de l e c t r o n sa t l o wv o l t a g e sd u et oh i g ha s p e c tr a t i o sa n dn a n o m e t e r - s i z et i p s I t si d e a lc o l d c a t h o d em a t e r i a l ，a n dh a sv e r yp r o m i s i n ga p p l i c a t i o
16、 n sf o rf i e l de m i s s i o n d i s p l a y I nt h i sw o r k , t h ef u n d a m e n t a l so fc a r b o nn a n o t u b e sw e r e b r i e f l yr e v i e w e d P a r t i c u l a r e m p h a s i s i s p u t o nt h e p r o p e r t y a n dm e c h a n i s mo fi t sf i e l d e m i s s i o n As i m p l em e t h o do fp r e p a r i n gc a r b o nn a n o t u b ef i l m sa l i g n e db y c o n d u c t i n ge p o x y c o n t a i n e ds i l v e r
