文档介绍：简介
在等离子显示面板(PDP)的沉积保护层是必不可少的,以保护介电层免于离子轰击的溅射。此外,保护层应作为具有高二次电子发射系数的阴极材料,从而提高PDP(等离子显示面板)的性能。由于MgO保护膜对PDP的性能有很强的影响,许多研究人员已经集中他们的努力,在制造具有最佳性能的MgO薄膜。影响MgO保护层的二次电子发射有两个主要因素。一是MgO保护层内的缺陷数量,例如氧气和阳离子空位,或掺杂的原子的数目。二是MgO薄膜的择优取向。Lee等人研究了电子束沉积制备的MgO薄膜纹理变化和横截面显微组织。
实验程序
通过一个标准的工业装置将MgO薄膜沉积在玻璃和Si基板上,与通过电子束蒸发烧结的MgO颗粒的衬底作对比。 kV加速电压下进行沉积,基板温度为300℃。腔室的压力在基础压力<10− 7托之下,工作压力10− 5托,由控制平衡气体的氩气和反应气体氧气所决定的。蒸发氧损失由外部供应氧补偿,氩气作为平衡气体保持工作压力。沉积速率为6 nm / s。最后,MgO膜厚度控制在8000埃。通过高分辨率透射电子显微镜研究了不同基板中的组织和结构演化。通过X-射线衍射(XRD)使用CuKα辐射得到薄膜生长的整体取向特征。
结果与讨论
Si和玻璃基板微观结构差异由SEM和TEM观察进行比对。图1a、b、c为SEM和TEM平面视图的显微照片及在Si底上的MgO膜的剖视图。d、e、f则为MgO薄膜在玻璃上的相对应的图片。
由电子束沉积的MgO保护层包括一个非常典型的柱状结构。MgO膜由于基板的不同而导致的微观结构差异几乎没有观察到。如果说由于基板不同带来了微小的差异,我们可以发现,玻璃基板具有更细的和更均匀的柱状结构。特别是在玻璃基板上,更频繁地观察到三角形形状的颗粒。
以上结果说明,无论什么基板,电子束沉积的MgO薄膜的生长方向都有着一个优选的取向。当沉积元素不能完全填补柱状之间的空隙时,就会明显的产生低密度区域。MgO薄膜俯视显微图中存在8-25%低镁浓度的区域。
图3是MgO薄膜在Si和玻璃基板上剖面高分辨电子显微照片。在这里,图分别对应于MgO薄膜底部,中部和顶部层的显微照片。由于HRTEM显微照片很难找到两个柱状结构体的定量差异,因此进行FFT分析。图3的a、d在初始生长阶段取决于成核现象和MgO随机方向上生长。在初始生长阶段中,玻璃基板上的MgO成核发生得更快,大小比Si衬底的粗糙。在中间和最后的生长阶段,柱状结构来源于选择性生长(择优取向)。这样的发现可以通过一个事实(晶面的纹理增长在高的基板温度下发生)说明。
与图片3c、f比较,玻璃上的MgO膜纹理趋向于靠近顶端层的区域。似乎玻璃上初始的粗糙MgO颗粒直接影响柱状结构的良好生长。可以观察到由于基板不同而导致的稍微不同的结晶生长行为。此外,在俯视图中,可以看到充分发展的MgO薄膜微观结构的一些细节。
图4a、b显示一个俯视TEM样品的高角环形暗场图像。图4a区域1,2,3对应柱状的表面、中间和边角。图4b区域1显示了一个典型的K-边缘(代表良好晶型)EEL频谱。区域2的EEL光谱显示一个小的噪声量,接近区域1的。然而,区域3具有与区域1、区域2两个不同的特征。第二个峰几乎削弱,3rd/。这样的差异在EEL谱意味着,MgO具有不同的化学状态和电子结构。
三角形形状用HRTEM图像(图5 )探索,记录MgO膜的顶表面。具有区域轴线(SAD图)的三角形柱状边缘组成一个晶面。中心显示出良好的MgO结晶度,但各柱状的拐角和接口之间有一个开放的无定形结构。以上结果表明,MgO膜包含两或更多种结构。
若干报告中表明具有择优取向的MgO膜表现出最高二次电子发射系数。取向关系对高二次电子发射系数是重要的因素。这里,需要考虑到在MgO膜中无定形结构占据约25%。虽然结构很清楚的存在,但没有考虑到二次电子发射系数的影响因素。无定形MgO中与晶型MgO具有不同的电子结构,预计它可以导致完全不同的发射行为。将来我们需要研究影响非晶MgO薄膜二次电子发射系数的影响因素。