pdp中mg1-xcaxo復(fù)合介質(zhì)保護(hù)膜結(jié)晶取向研究

1、第 2 4 卷 第 5 期 2 O O 4年 9 、 1 0月 真 空 科 學(xué) 與 技 術(shù) 學(xué) 報(bào) V A C U U MS C I E N C EA N DT E C H N O L O G Y ( C H I N A )3 3 9P D P中 M g 1 一C a0復(fù)合介質(zhì)保護(hù)膜結(jié) 晶取 向研究 夏 星 郭濱剛范玉鋒 劉純亮 ( 西安交通大學(xué)電子物理與器件研究所 西安 7 1 0 0 4 9 )S t u d rO i lP r

2、e f e r r e dOr i e n t a t i o no fM g l —C a0 F i l msi nP l a s maD i s p l a yP a n e lX i aX i n g， Gu oBi n g a n g， F a nYu f e n ga n dL i uC h u r d i a n g( 1 r ~ t ／ t u t eo fP h y s i c a lE l e c t r o r ~

3、a n dD e v i c e s ， X i∞ J i a o t o n gU n i v e r c i t y ， X i∞ ， 7 1 0 0 4 9 ， C h ／ n a )Ab s l r a e tMg l一C a x Od i e l e c t r i cp r o t e c t i v ef i l m s ， u s e di nA Cp l a s m ad i s p l a yp a n e l (

4、A C — P D P ) a n dg r o w nb ye l e c l r o nb e a me v a p o r a t i o no fM g 0a n dC a Oa td i f e r e n ts u b s t r a t et e m p e r a t u r e sa n dd e p o s i t i o nr a t e s ， w e r es t u d i e dw i t hX — r a

5、 yd i ~ e t i o n ( X R D ) t ou n d e r s t a n dt h ei n f l u e n c eo ft h eC a O e o r l t e n to nt h ep r e f e r e n t i a lg r o w t ho r i e n t a t i o n． T h er e s u l t ss h o w t h a tr e d u c t i o no f

6、 Ca O c o n t e n ts i g n i f i c a n t l ya f e c t st h ep r e f e r e n t i a lg r o w t ho r i e n t a t i o no fM g 0( 1 1 1 ) ． T h e( 1 1 1 )p r e f e r e n t i a lg r o w t ho r i e n t a t i o nw a sa l w a y

7、so b s e r v e di nb o t hp u r eM g 0a n dM g o9 6 C ． o0f i l m sg r o w na ta l ls u b s t r a t e t e m p e r a t u r ea n dd e p o s i t i o nr a t e so f i n t e r e s t ， a n dt h e ( 1 1 1 )o f M g o ． 9 3 C ． oo

8、 7 0 i sf o u n dt ob et h es l a r o n g e s t ． Ho we v e r ， u n d e rV I I I “ 一i e dg r o wt hc o n d i t i o n s ， a mo r p h o u sMg o． 9 C a 0 ． 1 0f i l m sa n dt h e ( 1 1 1 ) a n d( 2 0 0 ) p r e f e r e n t i

9、 a lo r i e n t a t i o n se a r lb eo b t a i n e d ， r e s p e c t i v e l y ． A sc o r n —p aw i t ht h a to fMg O， f o ra l lMg l 一C a x O f i l msas h i f to f 0． 2t o0 ． 7d e g r e ee a r lb eo b s e r v e di nt h

10、 ep o s i t i o no ft h e2 0p e a k ， t h el a r g e rt h e，t h ewi d e rt h es h i f t．K e y w o r d sP l a s m ad i s p l a yp a n e l ( P D P ) ， D i e l e c t r i cp r o t e c t i v ef i l m， E l e c t r o n — b e a

11、me v a p o r a t i o n ， X — r a yd i f r a c t i o n( X R D) ， P r e f e r r e do r i e n t a t i o n摘要 為了研究 C a O的加入對(duì) M g 0P D P介質(zhì)保護(hù)膜晶面擇優(yōu)取 向的影響 ， 使用不同 C a O含量 的 M g 0 +C a O膜料 ， 在不同 的基底溫度和沉積速率下進(jìn)行電子束蒸發(fā)沉積 ， 并對(duì)形成的 M g l 一

12、C a x O膜進(jìn)行 了 x射線衍射分析。結(jié)果表明， C a 含量越小 ，越容易形成( 1 1 1 ) 擇優(yōu)取向。在選取的所有基底溫度和沉積速率下 ， 純 M g 0和 M g o9 6 C ． oo 4 0膜都形成 了( 1 1 1 ) 晶面擇優(yōu)取向 ；Mg o．9 3 C ． oo 7 0膜， 獲得最強(qiáng)的( 1 1 1 ) 衍射峰； 而 ．9 C ． ol 0膜中， 在不同的工藝下 ， 分別得到( 1 1 1 ) ， ( 2 0

13、0 ) 面以及無序多晶膜。通 過 x射線衍射分析還發(fā)現(xiàn) ， 在 M g l 一C a x O膜中， 所有( 1 1 1 ) 擇優(yōu)取向的衍射峰 2的位置比純 M g 0向負(fù)方向移動(dòng) 0 ．～ 0 ． 7 o ， 而 且 越大， 這種偏移越大。關(guān)鍵詞 P D P 介質(zhì)保護(hù)膜 電子束蒸發(fā) x射線衍射 擇優(yōu)取向中圖分類號(hào) ： 04 8 4 ， T N8 7 3． 9 4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ： A文章編號(hào)： 1 6 7 2 — 7 1 2 6 ( 2 0

14、 0 4 ) 0 5 — 0 3 3 9 — 0 4M g O 膜被廣泛用作等離子體顯示板( P D P ) 的介 質(zhì)保護(hù)膜 。降低 P D P屏 的著火 電壓一 直 是 P D P行 業(yè)的一項(xiàng) 重要課題 ， 而提高 M g O膜 的二 次 電子 發(fā)射 系數(shù) ( y ) 是 降低 著火 電壓 的有效 途 徑 。研 究 發(fā) 現(xiàn) ，與其它晶面擇優(yōu)取向相 比， 具有 ( 1 1 1 ) 擇優(yōu)取 向的M g O膜具有最高的 y 值。為進(jìn)一 步提

15、高 M g O介質(zhì)保 護(hù)膜 的性 能 ， 人們 嘗 試在 M g O 中加 入一 種或 幾種金 屬 氧化 物 以提高 其 yu, 2 J 。 為 了深 入 了解 復(fù) 合介 質(zhì)保 護(hù) 膜 的膜料 成 分 配 比和制備工藝對(duì) 復(fù)合 膜 晶面擇 優(yōu)取 向的影 響 ， 作 者選取 不 同配 比的 C a O ／ ( 1 V I g o+C a O) 膜 料 ， 在 不 同 的工藝參 數(shù)下制備 出 M g l 一C a0復(fù)合 膜 ， 并 用 x射

16、 線衍射 ( Ⅺ ) 對(duì) 復(fù)合膜晶面擇優(yōu)取 向進(jìn) 行了分析 。l 實(shí)驗(yàn)方法 用電子束蒸 發(fā)鍍膜 系統(tǒng)制備 M g l 一C a0P D P復(fù)合介質(zhì)保 護(hù)膜 ， 該 系統(tǒng) 由四部 分組 成 ： 真 空 系統(tǒng) ，蒸發(fā)鍍膜裝置 ， 膜 厚監(jiān) 控裝 置 和控 制系統(tǒng) 。蒸 發(fā)鍍 收稿 日期 ： 2 o o 3 一 l l 一 2 0基金項(xiàng) 目： 教育部科學(xué)技術(shù)研究重大項(xiàng) 目“ 彩色 P D P 介質(zhì)保護(hù)膜的制備與工藝優(yōu)化” 資助( N o ．

17、o 2 0 5 )*聯(lián)系人 ： 工程 師 ， E - m a i l ． x i a x i n g @i p e d ． x j t u ． e d u ． o n ； T e l ： 0 2 9 —8 2 6 6 9 5 4 8維普資訊 http://www.cqvip.com 第 5期 夏 星等： P D P中 M g l 一C a0復(fù)合介質(zhì)保護(hù)膜結(jié)晶取 向研究 表 21 r i g 1 一C a x O膜在不同的沉積參數(shù)下晶面

18、的擇優(yōu)取向T a b ． 2P r e f e r r e do r i e n t a t i o no fMg l —C a0 f i l mswi t hd i fe r e n tp r o c e s s、＼ 沉 積參 數(shù) l 0 oa Cl 5 Oa C2 5 0a C＼ ＼c a 原子含量 ＼1 5n m ／ m i n3 0n m ／ m i n2 0n m ／ m i n1 5n m ／ m i n3 0n m ／

19、 m i nO( 1 1 1 >( 1 1 1 >( 1 1 l >( 1 1 l >( 1 1 l >9 6 c a 0o 4 0( 1 1 1 >( 1 1 1 >( 1 1 l >( 1 1 1 )( 1 1 l >M 勘9 3 c a oo 7 02 O3 O4 O5 O6 O7 O8 O9 O1 O 02 o ／ ( 。 )圖 2 在不同基底溫度和沉積速率下的 M 勘 一C

20、 a0薄膜的 X R D譜 F i g ． 2XR D s p e c t r ao fMg t—C a0 ~ d msw i t hd i f e r e n tp r o c e s s( a ) M g 0 ， 2 5 o℃ ， 3 0n m ／ m i n( b ) M g o． ％C a o． o 4 0， 2 5 0o C ， 3 0r i m／ r ai n( c ) M g o9 3 C a o0 7 0 ， 2 5

21、0℃ ， 3 0r i m ／ r a i n( d ) M e m o9 C ． ol 0 ， 1 5 0℃ ， 2 0n m ／ m i n( e ) M g o ． 9C ． o1 0， 1 0 0 ℃ ， 1 5n m／ mi n( f ) M e m o9 C ． o1 0 ， 1 0 0℃ ， 3 0n m ／ m i n圖 2 為在不同基底溫度和沉積速率條件下得到的 M g o， M g o ．9 6 C a o．o 4

22、0 ， Mg o．9 3 C a o．o 7 0和 M g o ．9 C a o． 1 0薄 膜的 X R D譜。從 X R D 譜的分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn) ， 在 № l 一C a0 膜所形成的具有( 1 1 1 ) 晶面的衍射角與純 M g 0相比較， 前者所形成的衍射峰 向 2負(fù)方 向移動(dòng)了0 ． 2 。 ～ 0 ． 7 。 ， 面間距增 大 0 ． O 1n n l ～0 ． 0 4n l n ， 而且 ， 薄 膜中 C a O含量 越

23、高 ， 這種 偏 差 就 越 大 。純 M在 1 0 0o C ， 1 5n m ／ m i n所形 成 的 ( 1 1 1 ) 衍 射 峰 2=3 6 ． 9 2 。 ， 晶 面 間距 為 2 ． 4 3 2 7n l n 。在 相 同蒸 鍍 參 數(shù) 下 ， M g o ． 9 C a o． 1 0所形成 的( 1 1 1 ) 衍射峰 2 0 = 3 6 ． 2 4 。 ，面 間距 為 2 ． 4 7 6 7n l n 。 由于 M

24、g o， C a O都 具有 晶 體結(jié)構(gòu) ， 比 M g 原子半徑大的 C a 原子取代了部分 № 原子 ， 形成等價(jià)置換型固溶體 ， 造成點(diǎn)陣膨脹 ， 使得 衍射角向 2值負(fù)方向移動(dòng)[ 5 ] 5 。另一 方面 ， C a 原 子的加人 破壞 了 M g 0晶體 中原 子 的有序排列 ， 造成 晶格 畸變 ， 所 以 ， C a O含量越 高 ，結(jié) 晶擇優(yōu)取 向越不明顯 ， 甚 至生成無序多 晶膜 [ 6 ] 6。2 ． 3 基片

25、溫度和沉積速率對(duì) 復(fù)合膜的影 響 從表 2 可見 ， 基底溫度和沉積速率對(duì)不同配比的膜 料 的影 響也是 不同的 。l V l g o．9 C a o． 1 0， 只 在 1 5 0o C， 2 0n m ／ m i n下 得 到 明 顯取 向( 1 1 1 ) 面 ， 在 1 0 0o C， 1 5n m ／ m i n下得到 明顯取 向( 2 0 0 ) 面 ， 其它沉積參 數(shù)下 ， 基 本無 結(jié) 晶取 向。l ~ l g o．9

26、3 C a o．o 7 0在 2 5 0℃基底 溫 度 ， 3 0n m ／ m i n沉 積速率下， 能得到最高的( 1 1 1 ) 面的衍射峰 ( 衍射峰 強(qiáng)度 1 0 0 8c p s ) ， 而在其余沉積參數(shù)下所沉積的薄膜 有 ( 1 1 1 ) 面 ， 也有無序多 晶態(tài)。l V l g o． 9 6 C a o ．0 4 0和 M g 0純?cè)谒?的基底 溫 度 和沉 積速率組合 中， 都形成 了( 1 1 1 ) 面。圖 3

27、為 M g o ％C a o．o 4 0在所 有選 取 的基 底 溫 度 和沉 積速 率 下 得 到 2 o ／ ()圖 3 在不同基底溫度和沉積速率下的 M g o ％ C a oo 4 0薄膜的 X R D譜 F i g ． 3XR D s p e c t r ao fMg o ％c a oo 4 0 ~ d msw i t hd i f e r e n tp r o c e s s( a ) 1 0 0℃ ， 1 5n m ／