真空电子技术
真空電子技術
진공전자기술
VACUUM ELECTRONICS
2006年
1期
58-61
,共4页
鲁占灵%王昶清%贾瑜%姚宁%张兵临
魯佔靈%王昶清%賈瑜%姚寧%張兵臨
로점령%왕창청%가유%요저%장병림
功函数%非晶碳膜%氢吸附%密度泛函理论
功函數%非晶碳膜%氫吸附%密度汎函理論
공함수%비정탄막%경흡부%밀도범함이론
采用微波等离子体化学气相沉积系统在陶瓷衬底上制备了具有sp2键价结构的纳米非晶碳膜.用Raman谱、XPS谱、SEM和XRD等手段分析了薄膜结构.样品经过多次场发射测试后I-U曲线趋于稳定,然后用氢等离子体处理使碳膜表面重新吸附氢.可以发现氢吸附后场发射电流增加,相应的F-N直线的斜率减小.根据F-N理论,F-N直线的斜率正比于ψ3/2β,其中Φ是表面功函数,β是取决于形貌的场增强因子,由SEM观察可知氢吸附后样品的形貌没有变化,F-N直线的斜率减小意味着功函数的降低,即氢吸附可降低sp2碳膜表面的功函数从而提高了场发射电流.为了验证以上推论,采用密度泛函理论计算了氢原子和氢离子吸附对sp2碳表面功函数的影响.作为近似,用石墨(0001)面来代表sp2非晶碳,计算了氢原子和氢离子在石墨(0001)表面不同的位置以1/2覆盖度化学吸附后石墨(0001)表面的真空能级、费米能级和表面功函数.计算结果显示氢原子和氢离子吸附后石墨(0001)表面的功函数可降低0.6和2.5 eV左右.这和从实验中得到的结论基本一致.
採用微波等離子體化學氣相沉積繫統在陶瓷襯底上製備瞭具有sp2鍵價結構的納米非晶碳膜.用Raman譜、XPS譜、SEM和XRD等手段分析瞭薄膜結構.樣品經過多次場髮射測試後I-U麯線趨于穩定,然後用氫等離子體處理使碳膜錶麵重新吸附氫.可以髮現氫吸附後場髮射電流增加,相應的F-N直線的斜率減小.根據F-N理論,F-N直線的斜率正比于ψ3/2β,其中Φ是錶麵功函數,β是取決于形貌的場增彊因子,由SEM觀察可知氫吸附後樣品的形貌沒有變化,F-N直線的斜率減小意味著功函數的降低,即氫吸附可降低sp2碳膜錶麵的功函數從而提高瞭場髮射電流.為瞭驗證以上推論,採用密度汎函理論計算瞭氫原子和氫離子吸附對sp2碳錶麵功函數的影響.作為近似,用石墨(0001)麵來代錶sp2非晶碳,計算瞭氫原子和氫離子在石墨(0001)錶麵不同的位置以1/2覆蓋度化學吸附後石墨(0001)錶麵的真空能級、費米能級和錶麵功函數.計算結果顯示氫原子和氫離子吸附後石墨(0001)錶麵的功函數可降低0.6和2.5 eV左右.這和從實驗中得到的結論基本一緻.
채용미파등리자체화학기상침적계통재도자츤저상제비료구유sp2건개결구적납미비정탄막.용Raman보、XPS보、SEM화XRD등수단분석료박막결구.양품경과다차장발사측시후I-U곡선추우은정,연후용경등리자체처리사탄막표면중신흡부경.가이발현경흡부후장발사전류증가,상응적F-N직선적사솔감소.근거F-N이론,F-N직선적사솔정비우ψ3/2β,기중Φ시표면공함수,β시취결우형모적장증강인자,유SEM관찰가지경흡부후양품적형모몰유변화,F-N직선적사솔감소의미착공함수적강저,즉경흡부가강저sp2탄막표면적공함수종이제고료장발사전류.위료험증이상추론,채용밀도범함이론계산료경원자화경리자흡부대sp2탄표면공함수적영향.작위근사,용석묵(0001)면래대표sp2비정탄,계산료경원자화경리자재석묵(0001)표면불동적위치이1/2복개도화학흡부후석묵(0001)표면적진공능급、비미능급화표면공함수.계산결과현시경원자화경리자흡부후석묵(0001)표면적공함수가강저0.6화2.5 eV좌우.저화종실험중득도적결론기본일치.
