后柵結(jié)構(gòu)SnO2場致發(fā)射顯示器件的研制

　　采用高溫氣相法生長SnO2納米線,掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀分析表明所生長的SnO2納米線大小均勻,直徑約為150 nm,長可達10μm。結(jié)合絲網(wǎng)印刷法轉(zhuǎn)移SnO2,制備成陰極陣列。封接陰極板與熒光屏成后柵型場致發(fā)射顯示(FED)器件,測試其場致發(fā)射性能,分析討論柵極電壓和陽極電壓對場發(fā)射性能的影響。實驗表明后柵型SnO2-FED具有良好的柵極調(diào)控作用,在1600 V陽極電壓和200 V柵極電壓下工作實現(xiàn)全屏發(fā)光,平均發(fā)光亮度為560 cd/m2,具有潛在的應(yīng)用前景。

　　場致發(fā)射顯示器( FED) 是一種真空電子器件,其工作原理與陰極射線管( CRT) 相同, 都是通過陰極發(fā)射電子轟擊熒光粉產(chǎn)生圖像。FED 發(fā)展的核心就是尋找合適的陰極陣列材料。碳納米管( CNT) 以其開啟電場低, 電流大等特點而引起了研究者的關(guān)注。雖然CNT 的發(fā)射電流大, 但是其發(fā)射的電子能量小, 容易產(chǎn)生熱效應(yīng)。而且在低氣壓條件下,CNT 容易被氧化。近年來, 一維半導(dǎo)體氧化物由于其良好的化學(xué)穩(wěn)定性能而備受關(guān)注 。二氧化錫(Tin dioxide, SnO2) 是一種重要的n 型寬禁帶( 300K, E g= 3.6 eV) 半導(dǎo)體材料, 具有良好的電學(xué)特性和化學(xué)穩(wěn)定性, 廣泛應(yīng)用于氣敏傳感器、太陽能電池、發(fā)光器件和FED 。Ma 等 報道了SnO2 納米針二級場發(fā)射開啟電場為3.3 V/ m; Luo 等 報道了SnO2 納米花的開啟電場為3 V/ m; Li 等報道了SnO2 納米棒開啟電場為1.6 V/ m; 研究表明, SnO2具有較低的開啟電場, 是一種理想的場致發(fā)射材料,可以作為FED 的陰極材料。

　　根據(jù)FED 結(jié)構(gòu)的不同, 可將其簡單分為二級型FED 和三級型FED。二級FED 制作工藝簡單, 但是驅(qū)動電壓高, 灰度等級差和均勻性差一直是其普遍存在的問題 , 三級FED 一直是各個研究機構(gòu)的研究重點。根據(jù)柵極位置的不同, 三級型FED可分為前柵型FED, 后柵型FED 和平行柵型FED。前柵型FED 具有調(diào)制電壓低, 電子束流匯聚性能好等特點, 但是其復(fù)雜而嚴(yán)格的制作工藝, 不易實現(xiàn)大面積顯示, 在一定程度上限制了其發(fā)展。此外, 前柵型陰極發(fā)射對介質(zhì)層厚度, 陽極電壓和柵極開口等參數(shù)非常敏感, 器件的均勻性難以得到保證。2001 年Samsung 公司提出后柵型結(jié)構(gòu)的FED , 其制作工藝較前柵結(jié)構(gòu)簡單。該結(jié)構(gòu)將柵極埋在陰極下, 陰極發(fā)射材料的轉(zhuǎn)移、生長成為最后的步驟, 容易實現(xiàn)陰極材料的轉(zhuǎn)移或生長, 且陰極材料不容易在制作過程中被污染。

3 、結(jié)論

　　本文采用氣相沉積法生長SnO2 納米線, 通過絲網(wǎng)印刷將其成功轉(zhuǎn)移到陰極電極, 封接成后柵型SnO2-FED。場致發(fā)射測試表明后柵結(jié)構(gòu)的SnO2-FED, 具有良好的柵極調(diào)控性能, 發(fā)射電流密度大,發(fā)光效率高。實驗結(jié)果表明后柵型SnO2-FED 制備工藝簡單, 具有良好的場發(fā)射性能, 是一種有前途的FED, 但其均勻性還有待進一步研究。