摘  要

    

宽带隙氮化硼(BN)是制备场发射(FE)器件是十分理想的和具有璀璨前途的候选材料，这不仅仅是因为它的负电子亲和性(NEA)，还因为它具有出色的高热稳定性和抗氧化性。氮化硼有多种同素异形体相，其中可制得的正交氮化硼（oBN）薄膜具有较高的表面粗糙度，适当的带隙(3.5eV）和硬度(11.5GPa)，表明其很有潜力成为场发射应用的候选材料。在F-N隧穿过程中，电子溢出材料表面需要克服表面势垒，而薄膜厚度与表面势垒大小有关，因此本文研究不同oBN薄膜厚度对场发射性质的影响。

本研究以石墨为衬底，使用射频磁控溅射法沉积具有独特类蜂窝状正交氮化硼（oBN）薄膜。除此之外，使用了红外光谱仪分析所制备正交氮化硼薄膜的成分。用扫描电子显微镜观察所制备正交氮化硼薄膜的典型样貌。用超高真空场发射测量系统测量了所制备正交氮化硼薄膜的场发射性质，并对其场发射性质做了分析。分析正交氮化硼不同薄膜厚度对场发射性质的影响，在oBN的场发射应用方面具有一定价值。

 

 

关键词：正交氮化硼；薄膜厚度；F-N隧穿；场发射性质

目  录

 

摘  要 1

Abstract 1

一、 绪论 4

（一） 研究背景 4

（二） 研究的目的和意义 4

（三） 国内外研究现状 4

（四） 研究思路与方法 6

二、 氮化硼概述 7

（一） 氮化硼的结构与性质 7

1． 六角氮化硼（hBN） 7

2． 菱面体氮化硼（rBN） 7

3． 六方氮化硼（wBN） 8

4． 立方氮化硼（cBN） 8

5． 正交氮化硼（oBN） 9

（二） 氮化硼薄膜的制备方法 9

1． 化学气相沉积（CVD） 9

2． 物理气相沉积（PVD）法 10

三、 射频磁控溅射原理与场发射理论 11

（一） 射频磁控溅射原理 11

1． 磁控溅射 11

2． 射频溅射 11

（二） 场发射理论 12

1． 场致电子发射 12

2． F-N理论 12

四、 正交氮化硼薄膜厚度对场发射性质影响的研究 14

（一） 在石墨衬底上沉积氮化硼薄膜 14

1． 衬底处理 14

2． 实验参数 14

（二） 实验结果与分析 14

1． 薄膜的成分与分析 14

2． 薄膜的样品样貌与分析 15

3． 薄膜的电子场发射特性与分析 15

五、 结论 18

参考文献 19

致谢 20