[发明专利]一种提高薄膜型ZnO场发射特性的方法

摘要

本发明公开了一种提高薄膜型ZnO场发射特性的方法，首先制得掺Al的ZnO陶瓷靶材，然后制备掺Al的ZnO薄膜，将制得的掺Al的ZnO薄膜切割成0.5cm²见方作为阴极，ITO玻璃作为阳极，用玻璃丝将阴极与阳极隔离，间隔为100微米，送入KEITHLEY 2410真空测试系统进行测试，真空度为5×10^-7Pa，当场发射电流密度为10^-6A/cm²时，阳极ITO玻璃和阴极掺Al的ZnO薄膜之间所加的最低电压定义为开启电压，对应的电场为开启电场。该方法提高了薄膜型ZnO的场发射电流密度，减小了场发射开启场强。

主权项

1、一种提高薄膜型ZnO场发射特性的方法，其特征在于，包括以下步骤：掺Al的ZnO陶瓷靶材制备：将分析纯的Al(OH)3粉和分析纯ZnO粉末以Al∶Zn＝1∶1的原子比进行混合，放入球磨机球磨12～24小时使原料充分混合均匀，取出后在干燥箱里80～100℃干燥，然后进行掺胶，用粉末压片机压制成生坯，直径为50mm，最后放入硅碳棒高温炉中进行煅烧，先500℃预烧1.5～2.5小时进行排胶，然后1300℃烧结3.5～4.5小时，制得掺Al的ZnO陶瓷靶材；掺Al的ZnO薄膜的制备：1)用氨水、双氧水和去离子混合液煮沸衬底Si；混合液体积比为氨水∶双氧水∶去离子水＝1∶2∶5，煮沸时间为20-40min，接着用去离子水冲洗干净；2)然后，依次用分析纯的甲苯、丙酮和乙醇超声清洗衬底Si；时间各为10～20min，清洗后的衬底用浓度为3％的HF酸浸泡4-6min，然后用纯氮气将衬底Si表面的HF酸吹干；3)将掺Al的ZnO陶瓷靶材和处理后的衬底Si送入射频磁控溅射仪，对射频磁控溅射仪抽真空，背底真空为6×10-3Pa，充入Ar和O2，其体积比为4∶1，工作气压为1.0Pa，靶基距为40mm，溅射功率为50W，衬底温度为400℃，溅射时间60min，开始溅射镀膜，然后，在600℃的真空环境下原位退火60min，得到掺Al的ZnO薄膜；场发射特性的测试：将制得的掺Al的ZnO薄膜切割成0.5cm2作为阴极，ITO玻璃作为阳极，用玻璃丝将阴极与阳极隔离，间隔为100微米，送入KEITHLEY2410真空测试系统进行测试，真空度为5×10-7Pa，当场发射电流密度为10-6A/cm2时，阳极ITO玻璃和阴极掺Al的ZnO薄膜之间所加的最低电压为开启电压，对应的电场为开启电场。