阴极电弧离子镀制备MgO薄膜的二次电子发射性能研究

摘要

本论文的研究方向是阴极电弧离子镀制备MgO薄膜的二次电子发射性能。目前，AC PDP(交流等离子体显示器)已成为大屏幕平板显示市场的主流产品，但是其功率过高的问题一直得不到很好的解决。由于MgO薄膜具有良好的二次电子发射性能，因此它成为AC PDP保护膜的首选材料。制备出二次电子发射系数高的MgO薄膜引起了工业界与科学研究者们的广泛关注。因此，本论文最终目的是制备出基于AC PDP应用的二次电子发射系数高的MgO薄膜。 第一章简要地介绍了MgO薄膜的材料特性及最新研究进展、本论文的研究目的与选题意义。其中主要回顾了MgO薄膜的制备方法及二次电子发射性能的研究进展。从中我们可以看出电弧离子镀制备MgO薄膜是一个全新的课题。 第二章所关注的是阴极电弧镀技术的特点及其最新进展。阴极电弧离子镀与其它气相沉积技术如电子束蒸发、磁控溅射等不同。它是基于等离子体沉积的薄膜制备技术，具有以下几个特点：靶材的离化率高(大于90﹪)、离子流密度大、沉积能量高(10～150eV)、沉积速率高、反应沉积的沉积速率快，制备出的薄膜的膜/基粘结好、致密度高。此外，由于磁过滤装置能够很好的过滤大颗粒，在近20多年获得了飞速的发展。最后，我们对本论文所采用的材料制备装置的具体情况作了介绍。 第三章详细讨论了工作气压对阴极电弧离子镀制备MgO薄膜的结构影响。我们分别用：XRD、FESEM、椭偏光测厚仪、紫外.可见光透过仪、EDS及RBS对不同工作气压下制备的MgO薄膜的结晶取向、形貌、厚度、折射率、可见光透过率及化学配比进行了表征。研究发现： 1.阴极电弧离子镀制备出的MgO薄膜具有较好的(200)及(220)择优取向，随着工作气压的降低薄膜的择优取向从(200)过渡到(220)： 2. 阴极电弧离子镀制备出的MgO薄膜具有致密度较高，在高压端薄膜的致密度随着工作气压的降低而升高，0.54Pa时制备的MgO薄膜的致密度最大，其密度与MgO晶体相同； 3. 该技术制备出的MgO薄膜的可见光透过率大于90﹪，随着薄膜致密度的增加，其光学可见光透过率升高； 4. 随着工作气压的降低，MgO薄膜的氧含量不断减少，薄膜化学配比表明薄膜成分从氧过量转变成镁过量； 第四章首先介绍了一种全新的薄膜二次电子发射系数测量装置。该装置采用电子束中和测量过程中薄膜表面的积累电荷。然后我们使用该装置测量了不同工作气压下制备的MgO薄膜的二次电子发射系数，其结果如下所示： 1.从2.33Pa至0.16Pa，随着工作气压的降低薄膜的二次电子发射系数增大； 2.在0.12Pa下制备的MgO薄膜的二次电子发射系数较0.16Pa时制备的MgO薄膜的二次电子发射系数低，而且随着激发离子的入射动能增大，两个样品的二次电子发射系数的差值增大； 3. 阴极电弧离子镀制备MgO薄膜的二次电子发射系数最高达0.78(250eV、Ne<'+>)，这远大于基于MgO晶体的理论计算值。 结合以上所有结果，我们可以看出电弧离子镀技术能够制备出具有二次电子发射系数高的MgO薄膜。同时二次电子发射性能受薄膜的致密度及化学配比影响。通过引入适当浓度的氧空位能够提高MgO薄膜材料的二次电子发射系数。该种薄膜的二次电子发射系数有可能比理想的MgO晶体还高。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1 AC PDP中的MgO保护膜

1.2 MgO保护膜的制备方法

1.2.1电子束蒸发法(Electron-beam evaporation)

1.2.2脉冲激光沉积(Pulse Laser Deposition)

1.2.3磁控溅射(Magnetron sputtering)

1.2.4金属有机物化学气相沉积(MOCVD)

1.2.5其他制备方法

1.3 MgO薄膜的二次电子发射性能研究进展

1.3.1二次电子发射系数测量装置的研究进展

1.3.2提高MgO薄膜二次电子发射性能的研究进展

1.4研究目的、选题意义

参考文献

第2章材料制备方法

2.1阴极电弧离子镀技术

2.1.1阴极弧斑的研究进展

2.1.2阴极电弧等离子体特性及其输运

2.1.3大颗粒(Macroparticles)的产生及其去除

2.2实验装置

2.2.1阴极电弧离子镀装置

2.2.2磁过滤阴极电弧离子镀装置

参考文献

第3章MgO薄膜的制备及其结构表征

3.1材料的表征方法

3.2真空阴极电弧离子镀制备MgO薄膜

3.2.1样品制备条件

3.2.2样品的表征结果

3.3磁过滤阴极电弧离子镀制备MgO薄膜

3.3.1材料制备

3.3.2材料的结构表征

参考文献

第4章MgO薄膜的二次电子发射性能

4.1低能离子激发二次电子发射机理

4.1.1动能激发

4.1.2势能激发

4.2 MgO薄膜的二次电子发射性能研究

4.2.1实验测量装置

4.2.2实验测量结果及讨论

参考文献

第5章结论与展望

致谢

硕士期间发表论文

原创性声明