[发明专利]一种多层表面传导电子发射源结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于平板显示器制造技术领域，涉及一种多层表面传导电子发射源结构及其制备方法。

背景技术

日本佳能公司提出的表面传导电子发射显示器件(Surface-conductionElectron-emitterDisplay,SED)，作为FED的一种，其显示效果在目前平板显示器件中非常的突出。

SED的显像原理与传统的阴极射线显像管(CathodeRayTube，CRT)类似，不同于CRT的是，SED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，这样的结构使得SED的厚度可以做得相当薄，易于平板化、大型化；同时，SED的能耗也比较低。SED工作时，在阴极板的器件电极上施加一个十几伏的电压，则在导电膜的裂缝处产生强场强，由于隧道效应，隧穿电子从裂缝的一端飞向另一端，从而产生表面传导电流。在阳极板的阳极上施加高压后能够吸引阴极发射的电子中的一部分轰击荧光粉发光。

表面传导电子发射显示器的核心部分是表面传导电子发射源，制备该发射源的技术难点是如何在导电薄膜上形成统一的纳米级裂缝，来实现隧穿电子发射。佳能公司经过多年的研究开发，通过对薄膜进行“加电形成”工艺(electro-formingprocess)和“激活”工艺(activationprocess)得到纳米级缝隙。但是，“加电形成”工艺形成的基本原理是利用加电产生的焦耳热对电子发射薄膜进行加热“烧断”，其位置和宽度具有随机性，各个电子发射单元之间的一致性较差，影响了电子发射源的性能，使表面传导电子发射源的电流密度及电子发射效率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种多层表面传导电子发射源结构及其制备方法，该结构的电流密度及电子发射效率较高，并且便于制备。

为达到上述目的，本发明所述的多层表面传导电子发射源结构，其特征在于，包括基板，基板上设有下电极，电子发射薄膜沉积于下电极上，且下电极与电子发射薄膜之间自下到上依次设有绝缘介质层及上电极，其中，上电极的长度小于绝缘介质层的长度，电子发射薄膜上开设有两个纳米裂缝，两个纳米裂缝位于上电极的两侧，两个纳米裂缝位于绝缘介质层上，上电极及下电极分别与电源的正极及负极相连接。

所述下电极的厚度为20～200nm，且下电极和上电极均由金、铂、铜、银、镍或铬制备而成。

下电极为ITO玻璃板。

电子发射薄膜的厚度为30～100nm，电子发射薄膜由氧化钯或氧化锌制成。

所述绝缘介质层的厚度为50～200nm，绝缘介质层采用二氧化镁、二氧化硅、二氧化铝或氧化铪材料制成。

电子发射薄膜上设有凸起，凸起的中部沿轴向设有间隙，间隙的下部填充有凸起介质，间隙的上部作为纳米裂缝。

凸起介质的宽度为1～5μm，厚度为20～200nm。

本发明所述的多层表面传导电子发射源结构的制作方法包括以下步骤：

1)在基板上制作下电极；

2)采用磁控溅射法在下电极上制备绝缘介质层；

3)采用磁控溅射法在绝缘介质层制备上电极；

4)采用磁控溅射法在绝缘介质层、上电极及下电极上制备电子发射薄膜；

5)对电子发射薄膜采用加电形成技术制得纳米裂缝，得多层表面传导电子发射源结构。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的多层表面传导电子发射源结构及方法包括基板，基板上设有下电极，电子发射薄膜沉积于下电极上，且下电极与电子发射薄膜之间自下到上依次设有绝缘介质层及上电极，利用多层电极之间电子发射薄膜的厚度差异的特点以及覆盖在上电极上的电子发射薄膜与电子发射薄膜其他部分的差异性使覆盖在上电极上的电子发射薄膜在“加电形成”时产生更多的焦耳热，使纳米裂缝可以在绝缘介质层形成，实现纳米裂缝位置的可控制作，进而通过上电极与下电极之间填充绝缘介质层垫高电子发射薄膜，缩短电子发射薄膜与阳极板间的距离，使电子隧穿发射后更容易散射并被阳极所吸引，有效增加了隧穿电子射向阳极的比例，从而提高了场发射电子效率及电流密度，结构简单，显示像素点集成度高，并且该方法形成的纳米裂缝稳定性强，易于控制及制备，适合规模化生产。

附图说明

图1为SED的原理图；

图2为本发明的结构示意图；

图3是本发明的剖面图；

图4为图3的俯视图；

图5为本发明中有凸起填充介质时的剖面图；

图6为图5的俯视图。