天津津腾实验设备有限公司调查到场发射过程中没有过多的能量 损耗,发射效率远高于其他已知形式的电子发射。 另外,场发射器件具有运行基本不受外界温度的影响、抗辐射能力更强、场发射电子传输在真空中完成 的独特优点,因此场发射可以广泛应用于场发射显 示器、微波器件、传感器等领域,也可以制成扫描和 透射电子显微镜、俄歇电镜、隧道显微镜等精密电子仪器中的电子源等。天津津腾实验设备有限公司发现目前场发射产品制备的瓶颈在于阴极材料电子发射性能欠佳,因此场发射研 究的重点在于阴极材料的制备。由于金刚石碳膜表 面具有负的电子亲和势,最近金刚石碳膜成为 人们重点研究的阴极发射材料。本研究天津津腾实验设备有限公司利用微 波等离子体化学气相沉积的方法制备出金刚石聚晶 颗粒碳膜,利用拉曼光谱仪(Raman)和扫描电子显 微镜(SEM)对其物理特性进行了分析,并利用二级 场发射结构装置,测试了其场发射特性。
表1 近年金刚石碳膜场发射性能研究成果对比
表1是近年来国内外有关金刚石聚晶碳膜场发 射效果的报道,通过数据对比可以看出,本文天津津腾实验设备有限公司制备的金刚石碳膜的场发射性能较好。虽然金刚石聚晶碳膜场发射的机理目前还不是很清楚,但根据 经典的金属-绝缘体-真空模型可以大致解释金刚石 碳膜的场发射过程。本文天津津腾实验设备有限公司拟制备的金刚石聚晶 膜是在金属钛层上面制备出一层过渡的碳化钛层 (实验检测中发现其存在),然后形成非晶碳碳膜,随 后经过多次金刚石晶核的出现、凝聚,最终堆积成球 状金刚石聚晶碳膜。当外加电场时,电子的发射通 过金属层-非晶碳薄膜-金刚石聚晶颗粒-进入真空。 首先电子从金属层进入碳层时要遇到肖特基势垒, 需要消耗大量能量。首先由于碳化钛层的存在形成欧姆接触,使电子容易在金属与碳 膜间传输。其次电子进入碳膜后,由于晶界的存在 导致良好的导电性能,电子最终达到发射点位置,进 入真空。对前两部分电子的输运通道,大部分制备 出的金刚石聚晶碳膜都存在,但本课题组制备的金刚石聚晶颗粒碳膜场发射性能更好,分析认为原因 在于发射点的场增强因子较大。
本文天津津腾实验设备有限公司利用MPCVD方法制备出类球状金刚石聚晶碳膜。验证了此碳膜为金刚石聚晶碳膜,研究了碳膜的场发射特性,仔细分析了金刚石聚晶碳膜 的场发射机理,得到了碳膜场发射性能优异的原因是金刚石聚晶碳膜表面存在很大的场增强的现象。
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