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1、应用于场致发射的掺杂纳米金刚石膜的研究陈冠虎，汪建华，熊礼威，翁俊，王文君（武汉工程大学材料与工程学院，湖北省等离子体化学与新材料重点实验室，湖北武汉430073）摘要：场致发射是一种新型显示技术，具有良好应用前景，场发射显示器的核心内容是场发射阴极材料，纳米金刚石由于低表面粗糙度、低场发射强度、高发射电流密度、大比表面积、网状结构以及高密度悬挂键等优秀电化学性能成为场发射的理想阴极材料。本文阐述了化学气相沉积法制备纳米金刚石薄膜的沉积装置、预处理和工艺参数，并介绍了金刚石掺杂机理和掺入元素的研究现状。关键词：场致发射；纳米金刚石薄膜；掺杂
2、中图分类号:TB43;O472文献标识码:A文章编号：1002-0322（2011）03-0043-06OnthedopednanocrystallinediamondfilmsappliedtofieldemissiondisplayCHENGuan-hu,WANGJian-hua,XIONGLi-wei,WENGJun,WANGWen-jun(KeyLaboratoryofPlasmaChemistryandAdvancedMaterials,SchoolofMaterialsandEngineering,WuhanInstituteo
3、fTechology,Wuhan430073,China)Abstract:Fieldemissiondisplayisanewflatplatetechnologywithpromisingprospect,andthecoreofthefieldemissiondisplayisfieldemissioncathodematerials.Nanocrystallinediamondisanidealfieldemissioncathodeforitsexcellentelectrochemicalpropertiesaslowsurfa
4、ceroughness,lowfieldemissionintensity,highemissioncurrentdensity,largespecificsurfacearea,networkstructureandhigh-densitydanglingbonds.Thedepositionequipment,pretreatmentandprocessparametersofdepositingnanocrystallinediamondfilmsbychemicalvapordepositionweredescribed,andth
5、erecentresearchofdopingmechanismanddopedelementswerealsointroduced.Keywords:fieldemission;nanocrystallinediamondfilm;doping场致电子发射，也称场发射或冷发射，是指在场作用下，材料的表面势垒高度降低，宽度变窄，当窄到可以与电子波长相比拟的时候，电子的隧道效应开始起作用，自由电子就可以穿透表面势垒进入到真空[1]。基于场致电子发射原理研制的显示器称为场发射显示器(Fieldemissiondisplay,FED)，它是一种新
6、型的自发光型平板显示器。电子学的出现和发展，诞生了场发射平面显示器(FED)。FED采用矩阵选址方式，显示质量要优于CRT，且在功耗和尺寸上又可与LCD相媲美。这些特点使得它极有可能成为新一代的显示器件[2]。冷阴极是场发射显示器的核心，阴极的性能决定FED的发展和应用。为了获得良好的场发射，阴极发射体材料应具备以下基本要求：功函数小，电子容易逸出；场发射开启电场低，发射电流大；耐粒子轰击，耐腐蚀；稳定性好；导热性好，易于散热；材料经济实用，成本低，易加工等[3]。由于金刚石具有高硬度、宽带隙、高热导率、耐高温、防辐射、抗化学腐蚀以及负电子
7、亲和势NegativeElectronAffinity(NEA)等优良性能[2,4]，其作为场发射阴极有极大性能优势。金刚石场发射FED的优势及其阴极材料阴极射线管CathodeRayTube(CRT)和液晶显示LiquidCrystalDisplay(LCD)是两种目前常用的显示器件。但CRT有体积大、功耗大、有辐射等缺点；而LCD的色彩饱和度和鲜艳程度不如CRT，且响应时间较长，还需背景光。随着真空微1收稿日期：2010-11-24作者简介：陈冠虎(1986-)，男，湖北省武汉市人，硕士生。通讯作者：汪建华，教授，博士生导师。图1不同剂
8、量注入金刚石膜的场发射J—E曲线Fig.1J—Ecurvesofdiamondfilmwithdifferentimplantationdoses图2不同剂量注入金刚石膜的F—N
