[发明专利]铝基底新型共面微腔等离子体器件

说明书

技术领域

本发明提出一种铝基底新型共面微腔等离子体器件，这种器件的放电单元结构以纯铝或铝合金为基底，且特征尺寸在200微米以下。

背景技术

传统大气压附近的弱电离等离子体非常不稳定，特别容易产生弧光放电。但是，将工作气体限制在微米级的空间中，就可以产生稳定的辉光放电。此类放电通常被称为“微等离子体”，也叫“微腔等离子体”。微腔等离子体器件的放电尺寸一般在10μm到150μm之间，放电类型属于介质阻挡放电。早期器件中微腔尺寸一般为几百微米，最近已经减小到几十微米，并且有减小到十微米以下的趋势。微等离子体具有弱电离、边界主导现象和高粒子浓度等独有特征，近年来得到了越来越多研究人员的重视。

最初的微等离子体器件是从微中空电极器件发展而来，因此早期的微等离子体通常被称为中空电极放电。随着器件结构的发展，微等离子体已经脱离中空电极放电而成为一种新的放电类型。微等离子体器件的结构有许多种，其中最常使用的是金属/介质/金属三层结构，许多放电特性的研究就是基于此结构。微腔等离子体器件结构包括微腔结构和电极结构，而其中主要的不同之处在于电极结构。按照不同的结构特点，可以将器件结构分为多层电极结构、对向电极结构和共面电极结构三种主要类型。本发明提出的结构就是属于对向电极结构。

微等离子体的应用发展很快，常被用作紫外线辐射源和离子源。在环境治理方面主要用于处理废气和可挥发性有机物。半导体材料硅上制作的微等离子器件出现之后，利用等离子体和半导体界面对入射光线的敏感性，可以制作出小型光探测器件。在等离子体刻蚀方面，通过点亮指定区域的微等离子体阵列单元，可以实现无掩膜光刻。在等离子体喷射方面，微等离子体由于其等离子体密度较高而有明显的优势，目前在此方面的研究也逐渐成为热点。

发明内容

本发明的目的是提出一种铝基底新型共面微腔等离子体器件，这种器件的放电单元结构可以应用于多种领域尤其是PDP方面。

本发明的技术方案是这样实现的：

该器件以铝合金或纯铝为基底，圆柱形的微腔通孔单元呈阵列排布，阵列中行与行之间的间距大于列与列之间的间距，并且每个微腔通孔单元周围有一层各向同性的氧化铝薄膜层；氧化铝薄膜层的厚度大于阵列中列与列的间距，而小于行与行的间距；阵列中每行微腔通孔单元中相邻两个微腔通孔单元之间就完全被氧化铝薄膜层填充，而相邻两行微腔通孔单元之间则只有一部分被氧化铝薄膜层填充，这就构成了共面型电极结构，在每行微腔通孔单元的上下两侧加上驱动电压，实现介质阻挡放电。

所采用的铝基底可采用纯铝或铝合金，铝基底厚度在50-200微米。

微腔通孔单元的尺寸在50微米到1毫米之间。

在微腔通孔单元的阵列中，列与列之间的间距在5-80微米，而行与行之间的间距在80微米以上。

每个微腔通孔单元周围都有一层5-80微米厚的氧化铝薄膜层，用作介质阻挡层。

每一行的每两个相邻微腔通孔单元之间完全被氧化铝薄膜层填充，每行微腔通孔单元的上下两侧不导通，加上正负维持电极，用来维持放电。

采用每行微腔通孔单元之间剩余的铝层做为维持电极，维持电极在一个平面内，发生共面放电。

每行微腔单元之间的维持电极都埋藏在氧化铝薄膜层的介质层内。

在铝基底的上下两面分别加上底电极和ITO玻璃，向微腔通孔单元中充入氖气或氩气等惰性气体，实现微腔通孔单元的介质阻挡放电。

本发明提出的铝基底新型共面微腔等离子体器件，在纯铝或铝合金上制作出微腔通孔单元的阵列，用作等离子体放电单元；然后把微腔通孔单元周围的铝层氧化出一层氧化铝薄膜，用作阻挡介质。这种方法制作出来的新型放电单元结构，能有效的提高发光效率，大大简化等离子体显示器件的生产工艺，提高等离子体显示器件的分辨率，具有良好的应用前景。

这种铝基底新型共面微腔等离子体器件最大的优点在于整个放电单元可以制作在一层铝基底上，制作工艺简单，能大大节约成本。

附图说明

图1是圆型铝基底新型共面微腔等离子体器件的放电单元结构的立体截面图；

图2是圆型铝基底新型共面微腔等离子体器件的放电单元结构的横向截面图；

图3是圆型铝基底新型共面微腔等离子体器件的放电单元结构的纵向截面图；

图4是圆型铝基底新型共面微腔等离子体器件的放电单元结构的俯视截面图；

图5是菱形铝基底新型共面微腔等离子体器件的放电单元结构的俯视截面图；

图6是椭圆形铝基底新型共面微腔等离子体器件的放电单元结构的俯视截面图；