专利名称：Nb-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及表面传导电子发射薄膜材料，特别涉及一种Nb-Si-N纳米双相结构表 面传导电子发射薄膜的制备方法。
背景技术：
表面传导电子发射显示器(Surface Conduction Electron-emitter Display, SED)，属于场致发射显示(Field Emission Display, FED)的一种，其图像显示性能在目前 平板显示器件中非常突出。SED的显像原理与传统的阴极射线管(CathodeRay Tube, CRT) 类似，不同之处在于SED是将涂有荧光材料的玻璃板与铺有大量表面传导电子发射源的玻 璃底板平行摆放，这种结构使得SED的厚度可以做得相当薄，同时还保持了 CRT图像与功耗 方面的优势。 目前，SED制作技术中主要使用日本佳能提出的含钯(Pd)的表面传导电子发射薄 膜，而钯是一种贵重金属，大量的使用这种材料会使SED的制作成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有低成本与高电子发射效率的Nb-Si-N纳米双相结 构表面传导电子发射薄膜的制备方法，该方法制备的表面传导电子发射薄膜材料由NbN导 电相与SiNx绝缘相两相组成，其稳定的电子发射特性完全可以满足SED对表面传导电子发 射薄膜的要求。 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。 —种Nb-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方法，其特征在于在 N2/Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时对Nb靶与Si靶进行反应磁控溅射，沉积生成具 有NbN导电相与SiNx绝缘相的Nb-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜。
本发明的进一步改进在于 所述N2/Ar混合气体的气压为0. lPa， N2分压为0. 01-0. 03Pa。 所述反应磁控溅射采用脉冲电源或射频电源，并对基体施加50-200V的负偏压。 采用本发明制备的Nb-Si-N纳米双相结构的表面传导电子发射薄膜，具有NbN导
电相与SiN,绝缘相的双相结构，并可以根据需要调整双相的存在比例，从而很方便改变薄
膜方块电阻，满足SED对表面传导电子发射薄膜的要求。
具体实施例方式
实施例l，在N"Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时以直径X厚度为 ①75 X 6mm2的Nb片与Si片作为溅射耙材进行反应磁控溅射，沉积生成具有Nb-Si-N纳米双 相结构的表面传导电子发射薄膜。其中，Nb靶采用脉冲电源，溅射功率为lOOW，Si靶采用射 频电源，溅射功率为50W，对基体施加50V的负偏压，溅射气体(N2/Ar混合气体)总流量为 40sccm，溅射气压(N2/Ar混合气体的气压)为0. lPa，N2分压为0. OlPa，Ar分压为0. 09Pa，沉积时间为10min，沉积厚度为100nm。 本实施例制备的Nb-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜，其电子发射电流 为3. 2uA，电子发射效率为1. 4%。，且发射电流的稳定性好。 实施例2，在N"Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时以直径X厚度为 ①75 X 6mm2的Nb片与Si片作为溅射耙材进行反应磁控溅射，沉积生成具有Nb-Si-N纳米双 相结构的表面传导电子发射薄膜。其中，Nb靶采用脉冲电源，溅射功率为100W，Si靶采用射 频电源，溅射功率为50W，对基体施加50V的负偏压，溅射气体(N2/Ar混合气体)总流量为 40sccm，溅射气压(N2/Ar混合气体的气压)为0. lPa，N2分压为0. 03Pa，Ar分压为0. 07Pa， 沉积时间为10min，沉积厚度为80nm。 本实施例制备的Nb-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜，其电子发射电流 为2. 8uA，电子发射效率为1. 2%。，且发射电流的稳定性好。 实施例3，在N"Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时以直径X厚度为 ①75X6mm2的Nb片与Si片作为溅射耙材进行反应磁控溅射，沉积生成具有Nb-Si-N纳米 双相结构的表面传导电子发射薄膜。其中，Nb靶采用脉冲电源，溅射功率为IOOW， Si靶采 用射频电源，溅射功率为50W，对基体施加200V的负偏压，溅射气体(N2/Ar混合气体)总 流量为40sccm，溅射气压(N2/Ar混合气体的气压)为0. 1Pa， N2分压为0. 03Pa， Ar分压为 0. 07Pa，沉积时间为10min，沉积厚度为80nm。 本实施例制备的Nb-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜，其电子发射电流 为3. luA，电子发射效率为1. 3%。，且发射电流的稳定性好。 实施例4，在N"Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时以直径X厚度为 ①75 X 6mm2的Nb片与Si片作为溅射耙材进行反应磁控溅射，沉积生成具有Nb-Si-N纳米双 相结构的表面传导电子发射薄膜。其中，Nb靶溅射功率为100W，Si靶溅射功率为50W，两靶 均采用脉冲电源，对基体施加IOOV的负偏压，溅射气体(N"Ar混合气体)总流量为40sccm， 溅射气压(N2/Ar混合气体的气压)为0. 1Pa， N2分压为0. OlPa， Ar分压为0. 09Pa，沉积时 间为10min，沉积厚度为120nm。 本实施例制备的Nb-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜，其电子发射电流 为3. 6uA，电子发射效率为1. 5%。，且发射电流的稳定性好。 实施例5，在N"Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时以直径X厚度为 ①75 X 6mm2的Nb片与Si片作为溅射耙材进行反应磁控溅射，沉积生成具有Nb-Si-N纳米双 相结构的表面传导电子发射薄膜。其中，Nb靶溅射功率为100W，Si靶溅射功率为40W，两靶 均采用脉冲电源，对基体施加IOOV的负偏压，溅射气体(N"Ar混合气体)总流量为40sccm， 溅射气压(N2/Ar混合气体的气压)为0. 1Pa， N2分压为0. 03Pa， Ar分压为0. 07Pa，沉积时 间为10min，沉积厚度为100nm。 本实施例制备的Nb-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜，其电子发射电流 为3. OuA，电子发射效率为1. 3%。，且发射电流的稳定性好。 本发明制备的Nb-Si-N传导电子发射薄膜薄膜与现有PdO表面传导电子发射薄膜 材料相比，在同样实验条件下比后者的表面传导电子发射薄膜电子发射效率(1.0%。)高， 在小的器件电流下就有高的电子发射密度，具有高的电子发射能力；同时具有高的稳定性， 可长时间多次反复发射电子。
权利要求
一种Nb-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方法，其特征在于在N2/Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时对Nb靶与Si靶进行反应磁控溅射，沉积生成具有NbN导电相与SiNx绝缘相的Nb-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜。
2. 根据权利要求l所述的一种Nb-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方 法，其特征在于，所述N2/Ar混合气体的气压为0. lPa， N2分压为0. 01_0. 03Pa。
3. 根据权利要求l所述的一种Nb-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方 法，其特征在于，所述反应磁控溅射采用射频电源或脉冲电源，并对基体施加50-200V的负 偏压。
全文摘要
本发明涉及表面传导电子发射薄膜材料，公开了一种Nb-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜的制备方法。它包括以下步骤在N2/Ar混合气体氛围中，以玻璃为基体，同时对Nb靶与Si靶进行反应磁控溅射，沉积生成具有NbN导电相与SiNx绝缘相的Nb-Si-N纳米双相结构表面传导电子发射薄膜。
文档编号C23C14/06GK101775589SQ20101013189
公开日2010年7月14日 申请日期2010年3月25日 优先权日2010年3月25日
发明者刘录平, 刘纯亮, 史彦慧, 吴汇焱, 吴胜利, 宋忠孝, 岳晴雯, 徐可为, 马凌志 申请人:西安交通大学