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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:魏竟軒
研究生(外文):WEI CHING HSUAN
論文名稱:在Cu/Ti/Si基板上非晶質碳奈米針狀結構之成長機制與場發射現象
論文名稱(外文):Growth and field emission from hydrogenated amorphous carbon nanotips on Cu/Ti/Si
指導教授:黃振昌黃振昌引用關係
指導教授(外文):J. Hwang
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:材料科學工程學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:56
中文關鍵詞:非晶質碳場發射
外文關鍵詞:Amorphous carbonfield emissioncopper
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含氫非晶質碳(a-C:H)奈米針狀結構(nanotips)可以直接沉積在銅基板上。但無法在150nm Cu/Si基板上成長非晶質碳奈米針狀結構。本論文的主要目的是要研發在Cu/Ti/Si基板上成長非晶質碳奈米針狀結構的方法。研究發現在夠厚的銅層於矽基板上可以沉積成長非晶質碳奈米針狀結構,成長的過程中會伴隨著侵蝕銅膜效應。此針狀結構的成長過程可以分成兩個不同速率區域,在前半段區域速率非常的慢,侵蝕的速率約為1nm/min,而奈米針狀結構成長速率約為1.5nm/min。在後半段區域侵蝕的速率變成相當的快,達到10nm/min而奈米針狀結構成長速率也達到5nm/min。此非晶質碳奈米針狀結構的場發射性質很好,其Turn on filed為3.2V/μm(在電流密度為10μA/cm2時),而電流密度最大也可達到2 mA/cm2。
為要增加非晶質碳奈米針狀結構場發射性質的表現,我們也在沉積非晶質碳奈米針狀結構時通入氮氣。研究顯示在一個最適當的氮氣流量下成長的含氮非晶質碳奈米針狀結構量會對場發射性質明顯變佳,這導因於氮氣摻雜使得nanotips中可參與場發射的電子增加,但太大量時卻又影響了nanotip的結構,此外本論文也對偏壓的效應做了一系列的討論。
第一章 緒論………………………1
1-1 碳的簡介………………………1
1-2 非晶質碳………………………2
1-2-1 非晶質碳與類鑽碳的定義……………………….2
1-2-2 非晶質碳膜的應用……………………………….2
1-3 場發射性質討論及應用………… ……………………3
1-3-1 場發射的基本理論……………………………………3
1-3-2 場發射顯示器的製作…………………………………8
1-4 研究動機…………………………………………………9
1.5 論文架構…………………………………………………9
第二章 實驗方法與原理……………………………………17
2-1 實驗流程…………………………………………………17
2-2 實驗方法…………………………………………………18
2-2-1 沈積系統………………………………………………18
2-2-2 實驗步驟………………………………………………20
2-3 實驗分析…………………………………………………23

第三章 在Cu/Ti/Si基板上非晶質碳奈米針狀結構成長機制與場發射性質…………………………………………………………………25
3-1 非晶質碳奈米針狀結構製……………………………………25
3-2 非晶質碳奈米針狀結構表面形………………………………26
3-3 非晶質碳奈米針狀結構成長機制探討………………………27
3-4 Raman 光譜特性………………………………………………28
3-5 場發射電壓電流特……………………………………………30

第四章 氮氣與偏壓對非晶質碳奈米針狀結構的製備與場發射效應之影響……………………………………………………………………43
4-1 不同氮氣流量的效應……………………………………………43
4-2 偏壓的效應……………………………………………………44

第五章 結論……………………………………………………………56
CH1
1 Sumio lijima, Nature, 354, 56(1991).
2 J.Esteve, M.C. Polo, G. Sanchez, Vacuum, 52, 133(1999).
3 R.H. Fowler and L. Nordheim, Proc. R. Soc. London, Ser. A 119, 173 (1928).
4 N. Kumar, H. Schmidt and C. Xie, Diamond based field emission flat panel display, Solid State Techology.
CH3
1 J. Robertson, Mater. Sci. Eng. R. 37, 129 (2002)
2 R.H. Fowler and L. Nordheim, Proc. R. Soc. London, Ser. A 119, 173 (1928).
CH4
1. D. S. Mao, X. H. Liu, and X. Wang, Appl. Phys. Lett. 91, 3918 (2002).
2. T. Inoue and D. Ogletree, Appl. Phys. Lett. 76, 2961 (2000).
3. B. S. Satyanarayana, A. Hart, W. I. Milne, and J. Robertson, Appl. Phys. Lett. 71, 1430 (1997).
4 J. Robertson, Mater. Sci. Eng. R. 37, 129 (2002)
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