低溫一維奈米材料之製作及熱場發射特性之研究(I)

Abstract

一維奈米材料具有極小尖端曲率半徑及極高之深寬比，這些先天上之物理特性使得在低 電壓下場發射之現象得以實現，儘管奈米材料的製作技術及應用方向的奠定已到達相當程 度，但在未來實際應用上，尚有許多待克服與確認問題存在，例如奈米材料低溫化製作可能 性評估與低溫化合成技術及其特性的確認，尤其是如何直接於玻璃或塑膠等低融點基材上成 長奈米材料是項亟待解決及確認的關鍵性技術。因此本計畫的目的之一在於尋找一個低溫成 長一維奈米材料的技術，此奈米材料包括碳基、氮基及氧化物一維奈米材料，其低溫化製作 的研究內容包括低融點的合金觸媒及在低功率電漿反應性氣體源開發。 本計畫擬利用偏壓輔助微波電漿化學氣相沈積法(MPCVD)與電子迴旋共振化學氣相沈 積(ECR-CVD)法之電漿技術，低溫化製作一維奈米材料，並輔以電漿放射光譜分析儀(OES)， 探討高溫與低溫成長奈米材料時的電漿化學反應機制及各種不同氣體組成對材料之結晶性、 缺陷、準直性及選擇性成長性等特性的影響，期盼在製程溫度及場發射性質上尋求一個最佳 的平衡點，以提供場發射顯示器元件及相關技術之參考。 此外，各種一維奈米材料之熱場下場發射的特性也是本計畫的重要研究目的之一，換言 之，一般場發射工作環境溫度越高時，可以用較低的電場達成場發射的目的，亦即在相同電 場下獲得更高的場發射電流密度。特別是奈米碳管，由於在高溫下場發射時，其材料的穩定 性、抗腐蝕性、抗氧化性及工作壽命都會受到致命的影響，因此包括氮化物及碳化物一維奈 米材料則成為非常重要且有潛力的奈米場發射材料之一，同時藉由高溫場發射的量測，亦可 瞭解實際應用時場發射性質的變化及奈米場發射尖錐的的壽命。