表面传导电子发射显示技术与器件

对表面传导电子发射显示器件的原理、结构及其发展历程进行了分析,重点针对表面传导电子发射性能的改进,从导电薄膜结构方面进行了讨论,并对有可能降低表面传导电子发射显示器件成本的方法进行了简单的分析。

异质外延单晶金刚石及其相关电子器件的研究进展

相较于传统的硅材料,宽禁带半导体材料更适合制作高压、高频、高功率的半导体器件,被认为是后摩尔时代材料创新的关键角色。单晶金刚石拥有大禁带宽度、高热导率、高迁移率等优异特性,更是下一代大功率、高频电子器件的理想半导体材料。然而由于可获得单晶金刚石的尺寸较小,且价格昂贵,极大地阻碍了金刚石的发展。历经长时间的探索,异质外延生长技术成为了获得高质量、大面积单晶金刚石的有效手段。本综述从金刚石异质外延的衬底选择、生长机理以及质量改善等方面对近些年来异质外延单晶金刚石的发展进行详细介绍。进一步地,对基于异质外延单晶金刚石的场效应晶体管和二极管的研究进行了总结,说明了异质外延单晶金刚石在电子器件领域的巨大潜力。最后总结了异质外延单晶金刚石仍需面对的挑战,展望了其在未来的应用与发展前景。

MPCVD单晶金刚石生长及其电子器件研究进展

本综述分析了微波等离子化学气相沉积(MPCVD)单晶金刚石生长及其电子器件近年来的研究进展,并对其进行展望。详细介绍了金刚石宽禁带半导体特性、生长原理、生长设备、衬底处理。研究了影响MPCVD单晶金刚石生长的关键因素,为获得最优生长条件提供指导。分析了横向外延、拼接生长、三维生长等关键性生长技术,逐步提高单晶金刚石的质量和面积。在金刚石掺杂的研究中,详细介绍了n型和p型掺杂的研究进展。通过对金刚石肖特基二极管、氢终端金刚石场效应晶体管、紫外探测器的研究,展现了金刚石在电子器件领域的成果和进展。最后总结了MPCVD单晶金刚石生长及其电子应用过程中面临的挑战,展望了金刚石在电子器件领域的巨大应用前景。

表面传导电子发射显示器件概述及研究现状

表面传导电子发射显示(SED)是一种新型平板显示技术,跟现有主流显示技术相比,它在对比度、灰度级、色彩、动态响应及功耗等方面均有优势。本文在简单叙述了SED的发展历史、原理及结构之后,重点介绍了SED的技术核心——电子发射源的结构、各种工艺流程及最新进展,最后是对SED的性能和特点的简介以及市场展望。

表面传导电子发射显示器件综述

表面传导电子发射显示是场致发射显示的一种,它由于在视角、动态图像、对比度以及色阶重现等各项图像品质指标上都出类拔萃,功耗较低,被认为是下一代平板显示器件的关键问题。本文主要介绍了表面传导电子发射显示器件的原理,元件制造方法、特点及发展前景。

表面传导电子发射显示器件制备工艺研究

介绍了表面传导电子发射显示器件阴极基板和阳极基板的制备方法及其详细的真空封接工艺。所封接器件排气到高真空后,首先对其阴极基板进行了电形成工艺处理以形成纳米裂缝作为电子发射源,然后测试了器件的发光显示,得到了比较均匀的阵列发光。最后,针对发光显示图像从三个方面分别进行了分析,为整个器件性能的改进提供了很好的参考价值。

高功率微波器件2.5维通用粒子模拟软件——尤普

利用体积加权宏粒子模型,考虑了阴极形状的爆炸电子发射模型、散度校正完全匹配层边界等新型和改进型电磁粒子模拟算法模型,提高了粒子模拟算法的计算精度,并有效降低数值噪声。在此基础上开发出2.5维全电磁通用粒子模拟软件——尤普,可在x-y,z-r和r-φ3种坐标系下应用于高功率微波器件的2.5维数值模拟研究和结构设计。对相对论磁控管、磁绝缘线振荡器和虚阴极振荡器等高功率微波器件的模拟结果表明:尤普软件得到了正确的物理图像和物理规律。

高性能多功能超高真空金属二次电子发射特性测试平台

介绍了一套高性能多功能的超高真空金属二次电子发射特性测试平台。该平台包含了超高真空系统、测试系统、原位表面处理系统和控制与数据处理系统四个部分,实现了在10-8Pa的超高真空下准确测试金属材料的二次电子发射特性。该平台采用了偏压电流法和收集极法两种测试二次电子产额的方法,配置了全自动控制的双通道筒镜型电子能谱仪测试二次电子能谱,集成了氩离子清洗和热处理部件研究表面状况对二次电子发射特性的影响。在测试原理及功能介绍的基础上,展示了二次电子发射特性的典型测试结果。

高功率微波作用下介质窗表面电子运动2维仿真

建立了真空中高功率微波作用下介质窗表面电子运动2维仿真模型,充分考虑了微波电磁场及介质表面静电场等影响因素。通过对不同电子出射初始角度和微波场参数(电场幅值、频率及电子出射时电场相位)对电子运动状态影响的仿真分析,得到了二次电子倍增过程中电子在复合场下的运动轨迹、电子重新返回介质表面的撞击能量及返回时间等状态参数,获得了电子运动状态参数随电子出射角度和微波场参数的变化规律。研究发现:电子出射角度对其运动状态有显著影响,电子存在运动轨迹最大的某一出射角度,该角度下电子拥有最大的撞击能量;微波电场幅值的增加将使电子撞击能量增加,返回时间减小,微波电场相位的变化使电子的撞击能量和返回时间呈周期振荡,这从本质上解释了电子数量在二次电子倍增过程中以微波频率两倍周期振荡的原因;随着微波频率的增加电子将由简单的类抛物线运动转变为复杂的振荡运动。

Vaughan二次电子发射模型的深入研究与拓展

当前国际上基于Vaughan二次电子模型的材料数据库十分丰富,且其数据均经过大量实验验证,具有很高的实验精度和可信度。为了将这些数据库融入到自主开发的电磁粒子联合模拟平台,完善和提高电磁粒子混合算法的计算精度,在对经典Vaughan模型做了深入研究的基础上,成功地推导出产生二次电子数目的计算方法。此外,为了使经典Vaughan二次电子发射理论更便捷和完整地应用到实际工程应用当中,还对二次电子出射能量以及二次电子出射角度的计算等实际问题做了进一步的拓展性研究。数值计算结果验证了拓展后Vaughan模型算法的准确性和鲁棒性。

基于频域电磁场的微波器件微放电阈值快速粒子模拟

提出了一种利用频域电磁场快速计算微波器件微放电阈值的粒子模拟方法.首先通过CST微波工作室频域求解器获得微波器件中频域电磁场分布,在微放电过程模拟时将其转换到时域,再采用Boris算法求解电磁场中的电子运动,然后判断电子是否与三角面片边界相交,进行二次电子发射处理.变化输入功率,经过系列粒子模拟后,根据电子数目随时间的变化曲线确定微放电阈值.采用该方法分别对平行平板和同轴传输线微波器件的微放电阈值进行模拟计算,并与CST粒子工作室的模拟结果进行对比.结果表明,两者获得的阈值基本一致,但本方法的计算效率提高了1—2个数量级.

基于临界电子密度的多载波微放电全局阈值分析

多载波微放电即发生在宽带、大功率真空无源微波部件中的二次电子倍增放电现象,是影响空间和加速器应用中无源微波部件长期可靠性的主要隐患.多载波微放电全局阈值功率的预测对于工作在真空环境中的微波部件至关重要,但迄今尚无有效方法进行上述阈值的准确分析.本文将微放电发生过程中二次电子分布区域等效为等离子体,通过在理论上建立微波部件的电磁特性和电子密度间的对应关系,提出了一种基于测试系统可检测水平的多载波微放电全局阈值功率分析方法.为了能够通过蒙特卡罗优化方法得到全局阈值,进一步基于电子加速的类半正弦等效,提出了微放电演化过程中电子数涨落的快速计算方法.基于以上两种方法得到的针对实际微波部件的全局阈值分析结果与实验结果相符合.不同于传统基于多载波信号功率分析的经验方法,本文基于临界电子密度判断依据和电子数涨落快速计算,为多载波微放电全局阈值的准确预测提供了一种高效的分析方法.

微放电试验中种子电子加载方法比较

为改进微放电试验的有效性,针对微放电试验中种子电子的加载方法进行了研究,介绍了辐射源、紫外光源、电子枪三种加载方法,并说明和比较了上述方法的优缺点和适用范围。接着重点介绍了两种辐射源加载种子电子的方法:β衰变和γ跃迁,并对两种方法加载种子电子的特性进行了定量分析。所得结果表明,基于β衰变的^(90)Sr及同时进行β衰变和γ跃迁的^(137)Cs均可产生能够穿透毫米量级铝质微波部件壁厚的不同数量的种子电子,适合用于微放电试验中的种子电子加载。

阴极透镜层流电子枪调制特性

通过求解第一类边界条件的拉普拉斯方程,获得了典型的三电极阴极透镜中轴上电位的解析表达式。以此为基础,分析了阴极透镜各几何参数及电位参数对其聚焦性能的影响,得知通过增大调制极电位或其孔径、增加调制极与加速极的间距或缩小调制极与阴极的间距的方法,可以保证在改善初始粒子时间、空间弥散特性的基础上,相对减小轴向电场的非均匀性以减弱其会聚电场强度,从而使带电粒子束在阴极透镜区域中不能形成交叠点,达到构成其中电子运动具有层流性质的阴极透镜层流电子枪的工程应用目的。另外也获得了采用厚度较小的调制极有助于整个电子光学系统性能优化的结论。

电子轰击下MgO薄膜的二次电子效应的衰减机理

以MgO薄膜、MgO/Au复合薄膜作为二次电子发射材料的研究对象,利用持续电子束轰击薄膜的方式,研究了二次电子效应与时间的变化规律。通过测试样品时间的指数衰减,电导率和介电常数对衰减速率的影响,建立模型假设来研究二次电子发射的机理,提出了潜在电子的概念及平板电容模型;以此模型为基础进行分析推导,建立了二次电子发射过程理论模型,得出了诱导电流和二次电子发射系数实验值的表达式,与实际样品测试结果的趋势一致,二次电子发射材料性能的衰减速率与薄膜电导率正相关,验证了所提理论模型能很好地解释介质薄膜二次电子发射的衰减机理,有助于提高二次电子发射材料的衰减性能,为改进工艺和研发新型介质薄膜材料提供了一定的理论指导。

阳极氧化电流密度和时间对多孔硅形貌和电子发射特性的影响

为了应用于场发射显示器，采用电化学阳极氧化，快速热氧化和磁控溅射等方法制备出了金属／多孔硅／硅基底／金属结构的多孔硅电子发射体，并运用扫描电子显微镜观察了多孔硅的微观形貌，结果发现多孔硅的孔径随着电化学阳极氧化电流密度的增加而增加，多孔硅层的厚度随着阳极氧化电流密度和时间乘积的增加而增加。在真空系统中测量了多孔硅的电子发射特性，电子发射的阈值电压Vth随着多孔硅层厚度的增加而增加；最大的发射效率η为7．5‰，此效率出现在孔径6—16nm，多孔硅层厚度为11．06μm的样品中，对应的器件电压Vps为30V。

强流微束斑电子束系统的研究和设计计算

本文研究了强流微束斑电子束的形成问题。提出了一种采用新型磁透镜的电磁复合聚焦系统,这种新型电子束系统的轴上磁场在电子束束腰附近达到极大值,并且轴上磁场分布关于其极大值不对称。利用附加电极在磁场较强的区域构成具有拒斥电场的电透镜,以充分抑制空间电荷推斥力的散焦作用。利用描述电流密度分布演化的变态伏拉索夫方程,研究了强流微束斑电子束系统,数值分析研究了透镜激励和电子束初始条件对于电流密度分布演化的影响。发现侧极靴透镜和相应电极形成的电磁复合聚焦场对于强电流电子束具有优秀的聚焦效果,设计出了利用侧极靴磁透镜的新型电子光学系统,这种系统可以形成电流达到1.96mA、束斑半径仅为4.2μm的强电流微束斑电子束。

横磁模下介质表面二次电子倍增的抑制

在介质加载加速器结构(DLA)内,提出采用刻槽结构结合外加磁场的方法用于在电磁场横磁(TM)模式下抑制介质表面的电子倍增.通过理论分析和数值模拟,比较了刻槽结构和纵向磁场对斜面上电子碰撞能量和渡越时间的影响,得到了在介质表面同时存在法向RF电场及切向RF电场时,采用刻槽结构并施加一定的纵向磁场强度,可有效抑制二次电子倍增的发展,提高介质面的击穿阈值.

电子束蒸镀制备的Mg-Zr-O复合介质保护膜结晶取向的研究

采用电子束蒸发制备Mg Zr O复合介质保护膜 ,使用X射线衍射测试Mg Zr O复合介质保护膜的结晶择优取向 ,研究了ZrO2 掺杂及工艺参数对Mg Zr O复合介质保护膜结晶取向的影响。结果表明 ,ZrO2 掺杂会使Mg Zr O复合介质保护膜产生晶格畸变 ,并改变其结晶取向。当ZrO2 掺杂比为 0和 0 .10时 ,晶格畸变较小 ,容易获得 (111)结晶取向 ;当ZrO2 掺杂比为0 .0 5和 0 .2 0时 ,晶格畸变较大 ,容易获得 (2 2 0 )或 (2 0 0 )结晶取向。蒸镀工艺对 (111)、(2 0 0 )和 (2 2 0 )取向的影响不尽相同 :较高的蒸镀速率有利于获得较强的 (111)、(2 0 0 )和 (2 2 0 )衍射峰 ;较低的基板温度有利于获得 (111)和 (2 2 0 )结晶取向 ,而较高的基板温度则有利于获得 (2 0 0 )结晶取向。

有机电致发光器件稳定性测试系统的设计与实现

针对目前有机电致发光器件的稳定性测试系统电路复杂和成本较高等问题,设计了一种有机电致发光器件稳定性测试系统.该系统采用集成运放组建器件的驱动电源,用硅光电池俘获亮度值,并选用基于PCI总线的采集卡来采集亮度数据和电压数据.该稳定性测试系统不仅能够提供常用的恒流驱动方式,而且可以提供一种电流-电压混合源(正向恒流反向恒压)驱动.由于采用硅光电池代替传统的辉度计,因此大幅度节约了成本;基于PCI总线的采集卡的选择,降低了开发设计的难杂程度,缩短了开发周期.测试结果表明,该系统能够测试不同样品的亮度衰减和电压上升情况,性能稳定,数据可靠.