氧化鋅納米冷陰極及應(yīng)用探索

佘峻聰 肖志明 何 浩 鄧少芝 許寧生

(中山大學(xué)光電材料與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣東省顯示材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院 廣州 510275)

　　摘要：基于場(chǎng)致電子發(fā)射原理的冷陰極有可能在平板顯示器、太陽能電池、微型衛(wèi)星助推器、微型質(zhì)譜儀、平行電子束光刻、冷陰極發(fā)光管、微真空三極管等信息電子器件上獲得應(yīng)用。

　　過去幾年，人們主要關(guān)注碳納米管冷陰極。碳納米管的場(chǎng)發(fā)射性能非常優(yōu)越，相關(guān)研究也開展得較早，有關(guān)碳納米管冷陰極的制備、性能表征、場(chǎng)發(fā)射機(jī)理和器件研制，都已取得了可喜的進(jìn)展。然而，由于碳納米管制備溫度偏高，難以實(shí)現(xiàn)與帶柵器件結(jié)構(gòu)或有源晶體管器件集成;徑向剛性較差(易彎曲)，物性(特別是導(dǎo)電特性)均勻性難以控制，電子發(fā)射均勻性差;因此作為集成化的納米冷陰極陣列應(yīng)用的難度較大。

　　最近，人們開始把注意力轉(zhuǎn)向新型一維納米冷陰極材料的研制，例如，金屬及其化合物納米線、硅納米線、III-V 化合物納米線等。在眾多的新型一維納米冷陰極材料中，氧化鋅(ZnO)是最受關(guān)注的一種。其受青睞的原因主要有如下幾點(diǎn)：(1)氧化鋅為金屬氧化物，作為冷陰極應(yīng)用不存在表面被氧化的問題;(2)熔點(diǎn)為~2000 °C，熱穩(wěn)定性良好;(3)剛性好(楊氏模量：109 GPa);(4)晶化程度高、容易摻雜(提高導(dǎo)電性能)、容易實(shí)現(xiàn)幾何結(jié)構(gòu)均勻的納米線陣列的制備;(5)有多種制備方法且容易實(shí)現(xiàn)低溫生長。

　　本報(bào)告介紹在氧化鋅納米冷陰極精確可控制備、場(chǎng)發(fā)射特性表征及性能優(yōu)化、臨界真空擊穿機(jī)理研究、有源器件集成及應(yīng)用探索上所取得的階段性進(jìn)展。相關(guān)工作對(duì)促進(jìn)氧化鋅納米冷陰極在真空電子器件上的應(yīng)用具有重要意義。