《基於納米多孔矽電子源的無放電氣體激發發光研究》是依託西安交通大學，由胡文波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於納米多孔矽電子源的無放電氣體激發發光研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：胡文波
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
基於納米多孔矽電子源的無放電氣體激發發光是利用多孔多晶矽電子源向氣體空間注入電子，並且在不產生氣體放電的情況下直接激發氣體原子的一種具有新型物理機制的發光形式。它具有發光效率高和環保等突出優點，在綠色節能光源和新型平板顯示器件等方面擁有很好的套用前景。對這種新型發光的機理和套用研究既是國際前沿課題，也符合我國電光源工業和平板顯示工業發展的戰略需求。本項目將開展氣體環境中套用的納米多孔矽電子源及其發射電子對氣體原子激發的基礎研究。通過製備納米多孔矽電子源，研究多孔矽製備工藝、微觀結構及電子發射性能之間的相互關係和影響發射電子電流密度、能量分布、發射穩定性的因素；建立氣體環境中多孔矽的電子發射理論，探討獲得最佳電子發射性能的條件；研究注入電子對氣體原子的激發發光過程；開展利用此發光技術的器件研製。研究成果對於揭示氣體環境中納米多孔矽電子發射規律和開發新型發光技術，具有重要的科學意義和套用價值。
結題摘要
基於場發射電子源的無放電氣體激發發光是一種具有新型物理機制和高發光效率的發光形式，在綠色節能光源和新型平板顯示器件等方面有很好的套用前景。本項目重點開展了可作為該新型發光形式中電子源套用的多孔矽和納米矽薄膜的製備工藝對材料微觀結構的影響規律和影響機制，多孔矽電子源和納米矽薄膜電子源的電子發射性能、發射機理和影響因素。 採用脈衝電流陽極腐蝕法製備出深度方向上孔隙均勻的多孔矽層，測試了其電子發射特性及發射電子轟擊螢光粉的發光性能，結果表明，與採用恆流陽極腐蝕法製備的多孔矽相比，前者的電子發射效率、發射均勻性和穩定性均得到顯著提高；提出了將高壓水蒸氣退火與電化學氧化法處理相結合的鈍化方法，可使多孔矽層的氧化均勻性得到顯著改善，並且可提高多孔矽表層的氧化程度，從而有利於電子在多孔矽層內部電場加速中獲得更高的能量；採用兩種腐蝕電流交變的脈衝陽極腐蝕法製備的多層多孔矽，經過高壓水蒸氣退火和電化學氧化處理後，發射效率和發射電流密度分別達到6.4%和130μA/cm2。 採用磁控濺射法與高溫退火處理相結合製備出納米矽薄膜，研究表明，採用濺射矽靶製備納米矽薄膜時，在沉積SiOx薄膜過程中，通過調節基底溫度和氧氣流量，可以控制最終形成的納米矽薄膜中的矽晶粒尺寸；SiOx薄膜在高溫氧氣環境中退火有助於矽團簇的形成；採用濺射摻磷矽靶製備的摻磷納米矽薄膜電子源，可產生較高的電子發射效率和發射密度；採用最佳化工藝製備的納米矽薄膜的發射電流密度和發射效率分別達到4.2％和63μA/cm2，而且電子發射均勻、穩定。 此外，在本項目資助下，項目組還開展了氧化鎂/金屬複合薄膜二次電子發射材料和新型結構表面傳導電子發射源的前期研究。提出了一種MgO/Au複合薄膜結構和一種控制Au含量及其在薄膜中分布的濺射方法，分析了複合薄膜製備過程中金沉積對氧化鎂晶粒生長的影響，製備出二次電子發射性能得到明顯提高的MgO/Au複合薄膜。提出了一種新型表面傳導電子發射源結構，在電子源的導電膜間設定凸起，可以有效控制在電形成過程中納米縫隙的形成位置，從而提高了電子源電子發射的均勻性和發射效率。 項目研究結果對於提高多孔矽電子源和納米矽薄膜電子源的性能，促進基於場發射電子源的無放電氣體激發發光技術的發展，以及探索更高性能的電子發射源，具有重要的科學意義和套用價值。
