FED氧化鋅熒光薄膜的制備及其特性研究.pdf

1、場發(fā)射顯示器(FED)是一種新發(fā)展起來的平板顯示器,與傳統(tǒng)的陰極射線管(Cathode Ray Tube,CRT)本質區(qū)別于FED是利用場發(fā)射陰極陣列(FEAs)上大量微陰極發(fā)射的電子束直接轟擊熒光粉,并且陽極驅動電壓較低,使其在亮度、視角、響應時間、工作溫度范圍、能耗等方面具有優(yōu)良的特性.另外FED不需要偏轉線圈并且工作電壓低,因此可以制成很薄的平板顯示器(FPD).制備優(yōu)良性能FED的關鍵包括兩個方面:一是FEAs的設計和制備,二是

2、熒光粉的制備.近年來,雖然FED陰極材料性能的不斷提高,但陽極熒光粉的發(fā)展相對滯后.陽極熒光材料的研發(fā)已經成為提高FED優(yōu)良顯示性能的一個關鍵因素.本課題就是針對這一問題而展開研究的并取得了新的進展. 目前使用的陽極熒光材料不能滿足要求原因有很多,首要的原因是缺乏激發(fā)電壓低、發(fā)光效率高的熒光材料,特別是可以做為RGB熒光粉的材料.其次是現(xiàn)在投入應用的全部都是粉末,粒度在微米的數(shù)量級或以上,這種體材料形式不可避免地存在不夠平整、導

3、電性不佳、需要粘結劑等種種缺點,而且無論采取哪種涂屏工藝都不能徹底解決以上問題.相比之下,薄膜材料的平整度是不言而喻的,與粉末相比,薄膜型熒光材料,也即熒光薄膜,完全有希望用于FED器件.本課題以ZnO熒光薄膜材料作為研究對象,采用陰極電沉積法,以Zn(NO<,3>)<,2>水溶液為電解液,在透明導電玻璃ITO襯底上制備ZnO薄膜.分析測試表明,制備出的ZnO薄膜具有顆粒均勻、表面致密、且有較高的發(fā)光亮度,是一種很有前途的場發(fā)射陽極熒光

4、材料. 本論文主要包括以下內容: 1.ZnO熒光薄膜的制備方法及實驗參數(shù)的優(yōu)化設計采用自行設計的電解池體系,鋅片(99.9﹪)作陽極,透明導電玻璃ITO(用磁控濺射法在玻璃襯底上鍍的氧化錫銦)作為工作電極,用去離子水配制的Zn(NO<,3>)<,2>溶液為電解液,在ITO玻璃襯底上制備ZnO熒光薄膜.采用正交實驗設計對沉積參數(shù)--溶液濃度,沉積溫度,電流密度,沉積時間進行優(yōu)化設計. 2.ZnO熒光薄膜的結構與形貌

5、分析研究分析不同條件下生長的ZnO薄膜發(fā)現(xiàn),沉積條件控制在溶液濃度0.06mol/l～0.08mol/l,電流0.03A,沉積溫度70℃,沉積時間10min～30min時得到的薄膜具有較好的結晶狀況,粒徑大小為1μm,膜厚為1～2μm.通過掃描電子顯微鏡(SEM),X射線衍射光譜(XRD)對薄膜的結構和形貌進行分析,結果表明所制備的ZnO薄膜具有(002)擇優(yōu)生長取向的纖鋅礦結構. 3.ZnO薄膜的光致發(fā)光和陰極射線熒光性能分析

6、采用 FLUOROLOG-3-TAU型光致發(fā)光光譜儀和YFC-2型陰極射線發(fā)光光譜儀測試了Zno薄膜的光致發(fā)光譜和陰極射線熒光譜,結果表明,對未經退火和低溫(450℃-550℃)退火的樣品,除了波長位9380nm～395nm外的帶間紫外躍遷外,還存在波長位于590nm～610nm及652nm處的橙紅光和紅光的發(fā)射,這在文獻上鮮有報道.本文通過研究其發(fā)光特性,分析討論了橙紅光的發(fā)射機理.同時發(fā)現(xiàn)當提高退火溫度(600℃以上)后出現(xiàn)了Zno

7、薄膜的綠光發(fā)射,可見,退火不僅提高ZnO的結晶狀況,還有利于ZnO薄膜的綠光發(fā)射,這為改善ZnO熒光薄膜的亮度提供了可行途徑. 4.zno薄膜的陰極射線發(fā)光亮度的測試和其作為陽極發(fā)光層的平板顯示數(shù)碼管器件的封裝采用場發(fā)射真空試驗裝置,用亮度計對其陰極射線發(fā)光亮度進行了測試分析,發(fā)現(xiàn)在1.7V/μm電場下亮度可達到2×10<'2>cd/m2,符合場發(fā)射平板顯示器對熒光粉的低電壓驅動要求,發(fā)光亮度接近實際需要.同時為評判其實際應用價