纳米尖结构场发射的研制和性能研究

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1、圆圈团中国科学院大学Un-、，eI．sitvofChineseAcademx’ofSciences硕士学位论文纳米塞结掏垣筮射的硒剑塑性篚受究作者姓名：墨匾趣!匦酉盎汪指导教师：鱼摄蕉班塞虽主国拄堂隆亳能麴垄班塞匮学位类别：堡堂受±学科专业：搔塞盔塑垄培养单位：生国整堂睦盘鳇堑理班塞匮2013年04月．．．Fabricationandpropertiesofthenano．．．．tipsforfieldemission．ByMarinaAshmkhanADissertationSubmittedtoUniversityofChin

2、eseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofCondensedMatterPhysicsInstituteofHighEnergyPhysicsChineseAcademyofSciencesApril，2013研究生学位论文声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的

3、其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。签名：挺鄙诳岫西归期：Ⅻl当、兰。埠关亏学位论文使用授权岣说明本人完全了解中国科学院高能物理研究所“关于中国科学院高能物理所研究生论文及研究成果使用权的规定”(2001)高发研生字第315号文件，即：高能物理研究所拥有在著作权法规定范围内学位论文的使用权，其中包括：(1)已获学位的研究生必须按规定提交学位论文，高能物理研究所可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文；(2)为教学和科研目的，高能物理研究所可以将公开的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所供科研人员阅读，或在所

4、内网站供科研人员浏览部分内容；(3)根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》，向国家图书馆等相关部门报送可以公开的学位论文。签名：釜叁蓟蛔仑瞄蝴期：如堵．sh上乒摘要利用氯化铯纳米岛自组装及电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术可制作出硅纳米针尖场发射阵列结构(FEA)，这种结构是场致发射器件的重要组成部分，本论文首先制备了覆盖率一般在35％以上的氯化铯纳米岛作为掩模；随后采用SF6、C。F8、He气体刻蚀出了直径大约一微米，针尖曲率半径为15纳米的硅纳米针尖结构，再利用紫外光刻和剥离工艺制作出了分离的绝缘层和栅极结构，刻蚀过程中氯

5、化铯纳米岛作为掩模随刻蚀时间的增加逐渐减小，刻蚀高度的控制就依赖于掩模厚度和刻蚀时间，高度范围为1．33-3．661上m，尖端曲率半径为15-31nm，单根硅纳米针尖的这些参数对其场致发射电子特性有很大影响。在此基础上用光刻的方法制作一层带孔的负型光刻胶(PR)绝缘层(厚度为4帅)，孔上再套刻一层正胶(厚度约为6啪)，它对负胶孔中的纳米针尖结构起保护作用，接着在上面镀一层钛和银薄膜做栅极(厚度约为105—125nm)，最后把样品在丙酮中浸泡经超声剥离之后得到了带栅极的硅纳米针尖场致发射阵列，负胶和正胶上的孔直径分别为lOPm和30

6、Pm。这种硅纳米针尖结构分布均匀制作简单，其制作方法的参数优化和自组装光刻工艺的结合在后面有更深入的探讨。硅纳米针尖的形貌通过扫描电子显微镜(SEM)观察，并且测量了各个参数，结果表明，用iCP刻蚀可以得到大高宽比的纳米针尖结构，硅纳米针尖的很小曲率半径等几何结构的特性使其具有在低的电压下依然能发射电子的场致发射电子特性。关键字硅纳米针尖氯化铯自组装技术干法刻蚀光刻技术AbstractFabricationandpropertiesofthenanotipsforfieldemissionMarinaAshmkhan(Conden

7、sedMatterPhysics)DirectedbyDr．YiFu—tingSiliconnano．pinarraysaskeyelementoffieldemissiondevicesaresynthesizedusingseif-assemblyCesipmChloride(CsCI)nanoislandsanddryetching．SiliconpinswithtypicaI1micronindiameteronbosomand15nanometersontopareobtainedviainductivelycouple

8、dplasma(ICP)dryetchingwithSF6，C4F8andHegas．UVIithographyandIiff-O仟processareusedtomaketheisolatedlayerandelectricpoleforthef