PDF《激光晶化形成纳米硅材料的场电子发射性质研究 ！》

激光晶化形成纳米硅材料的场电子发射性质研究! 周江韦德远 徐骏! 李伟宋凤麒 万建国 徐岭马忠元 (南京大学物理系, 固体微结构物理国家重点实验室, 南京 "#$$%&) ("$$' 年(月"$ 日收到;

"$$' 年## 月"( 日收到修改稿) 利用 )*+ 准分子激光退火超薄非晶硅膜, 并结合热退火技术制备了单层纳米硅薄膜并研究了薄膜的场电子发 射性质,在晶化形成的纳米硅薄膜中可以观测到稳定的场电子发射现象, 其开启电场从原始淀积的非晶硅薄膜的 #' -.

! / 降低到 (01 -.! /, 而场发射电流密度可以达到 $0# /2.3/" ,激光晶化后形成的纳米硅材料的场电子发射特 性的改善可以从薄膜表面形貌的改变以及高密度纳米硅的形成所导致的内部电场增强作用来解释, 关键词:纳米硅,场发射,激光晶化 !"##:4#54,6 !国家自然科学基金 (批准号: 4$5"15#5) 和国家重点基础研究项目 (批准号: "$$'784#&5$#) 资助的课题, ! 通讯联系人, 9:A?B@>?, CD?, 3@ #0 引言由于在平板显示器件, 真空微电子器件和高频 微波器件等方面有着重要的应用前景, 近年来, 对半 导体材料的场发射特性的研究正越来越引起国际上 许多研究小组的重视 [#―"] ,迄今为止, 许多半导体材 料, 包括金刚石, 非晶碳、 碳纳米管以及氮化物等材 料的场电子发射特性已被广泛地研究和报道 [#―1] , 为了提高场发射材料与器件的特性, 人们希望能获 得具有较低的开启电场, 较高的场发射电流和稳定 性的冷电子发射材料, 因而, 材料的选择、 制备到场 发射器件结构的设计与机理研究等各个方面都需要 进行进一步地探索, 纳米硅薄膜是当前一类重要的半导体材料, 它 可以显示出与体硅材料所不同的许多有趣的物理现 象, 例如: 室温下的强光致可见光发射, 以及电荷存 储效应等 [4―(] ,同时, 由于它能和当前成熟的半导体 集成电路工艺技术相兼容, 因而非常有利于与微电 子器件相结合, 实现器件的高度集成, 目前, 对纳米 硅的研究主要集中在材料制备与光电特性方面, 而 对纳米硅材料的场电子发射特性的研究较少, 文献 [%] 报道了利用激光晶化制备的纳米硅材料的场发 射特性, 他们的研究结果表明, 纳米硅材料可以显现 出较好的场发射特性, 但由于其纳米硅的密度较低, 因而场发射开启电场较高而场发射电流较小, 在我们先前的工作中, 采用 )*+ 准分子脉冲激 光作用于超薄氢化非晶硅 (;

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