本文提出采用鎳硅顆粒薄膜作為表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示的發(fā)射體材料，通過光刻和磁控濺射在兩電極（10 μm 間隙）之間制備30 nm 厚的鎳硅顆粒膜。施加三角波電壓進(jìn)行電形成工藝，并測(cè)試了器件的電學(xué)特性。獲得主要結(jié)果有，在器件陽極電壓2000 V 和器件陰極電壓13 V 的作用下，可以重復(fù)探測(cè)到穩(wěn)定的器件發(fā)射電流，并且隨器件陰極電壓的增加而明顯增加，最大的發(fā)射電流達(dá)到了1.84 μA（共18個(gè)單元）；電形成過程中，單個(gè)發(fā)射體單元的薄膜電阻從13 Ω 增加到10913 Ω；通過對(duì)器件發(fā)射電流的Fowler - Nordheim 結(jié)分析，可以確定電子發(fā)射機(jī)理屬于場(chǎng)致電子發(fā)射。

　　顯示技術(shù)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了平板顯示的時(shí)代，目前主流的平板顯示技術(shù)主要有液晶顯示、等離子體顯示、有機(jī)電致發(fā)光顯示、電致發(fā)光顯示、場(chǎng)發(fā)射顯示等，其中場(chǎng)發(fā)射顯示具有和CRT 類似的顯示性能。早期發(fā)展的微尖型和碳納米管型場(chǎng)發(fā)射顯示器件存在諸多問題，至今沒有商業(yè)化生產(chǎn)，主要問題在于場(chǎng)發(fā)射體的均勻性和壽命以及器件所需的較高真空度。后來發(fā)展的可印刷場(chǎng)發(fā)射顯示和表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示（SED）可以有克服發(fā)射均勻性和壽命的問題，被認(rèn)為是最具有前景的場(chǎng)發(fā)射顯示技術(shù)。表面電子發(fā)射的提出最早可以追溯到1965 年；隨后M. Hartwell 等人利用氧化銦錫薄膜制作了發(fā)射體，并且觀察到強(qiáng)烈的表面電子發(fā)射；對(duì)金屬和半導(dǎo)體島狀薄膜的研究表明其也具有表面電子發(fā)射的能力；佳能公司應(yīng)用氧化鈀作為表面電子發(fā)射材料，成功制作表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器件。

　　作者認(rèn)為，目前表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器件的發(fā)展，核心問題在于陰極電子發(fā)射材料的深入研究開發(fā)，目的在于提高陰極發(fā)射材料的各項(xiàng)性能；但是目前關(guān)于表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示陰極發(fā)射材料的研究報(bào)道較少，僅僅佳能一家。本文報(bào)道了一種金屬- 半導(dǎo)體顆粒薄膜，用作SED 的電子發(fā)射體材料，研究了顆粒膜的電形成工藝和電子發(fā)射特性。顆粒膜是一種微粒鑲嵌在另外一種材料網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中而形成的復(fù)合體。一般有幾種常見的形式：金屬- 半導(dǎo)顆粒膜、金屬- 介質(zhì)顆粒膜、金屬- 金屬顆粒膜、半導(dǎo)體- 介質(zhì)顆粒膜等。顆粒膜可以表現(xiàn)出不同于單一材料的性能，并且材料的可控性強(qiáng)。期望通過對(duì)顆粒膜的工藝研究，制備出適合SED表面電子發(fā)射需要的顆粒膜種類。

3、結(jié)論

　　本文采用鎳硅顆粒膜作為SED 發(fā)射陰極材料，制作了發(fā)射陣列；在三角波電壓的作用下顆粒膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，并觀測(cè)到明顯的發(fā)射電流。主要的結(jié)論有：顆粒膜的電阻在器件電壓的作用下明顯增加，一個(gè)單元的電阻從開始的13 Ω 到電形成后的10.9 kΩ，原因是因?yàn)轭w粒膜中鎳導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)遭到破壞；在器件陰極電壓的作用下，可以觀測(cè)到明顯的發(fā)射電流，發(fā)射電流隨器件陰極電壓的增加呈指數(shù)增加，發(fā)射電流的來源于陽極電場(chǎng)捕獲的散射的電子；FN 結(jié)的分析表明器件發(fā)射電流的機(jī)理屬于場(chǎng)發(fā)射。