纳米非晶碳膜表面氢吸附对其场致电子发射特性的影响

• 作者: 姚宁 张兵临 王昶清 贾瑜 鲁占灵
• 来源期刊: 真空电子技术
• 学科: 物理学
• 关键词: 功函数 非晶碳膜 氢吸附 密度泛函理论
• 年，卷（期）: 2006,（1）
• 所属期刊栏目: 场发射与真空微纳电子会议专辑
• 页码范围: 58-61
• 页数: 4页
• 分类号: O462.4
• 字数: 1915字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-8935.2006.01.017

摘要

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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张兵临		3	31	3.0	3.0
2	贾瑜		2	11	1.0	2.0
3	姚宁		2	20	2.0	2.0
4	鲁占灵		1	11	1.0	1.0
5	王昶清		1	11	1.0	1.0