場發射冷陰極在顯示技術、微波能源及高頻電子等方面具有十分重要的應用。《納米半導體場發射冷陰極理論與實驗》基于作者多年來在納米半導體場發射冷陰極方面的工作積累,對該領域的發展歷程、理論基礎、設計模型與制備性能進行了系統的介紹與討論,期望為新型納米半導體場發射冷陰極研發與器件應用提供指導與參考。
《納米半導體場發射冷陰極理論與實驗》主要包括以下內容:半導體場發射理論模型及其在納米體系下的場發射理論模型的適用性問題;半導體量子結構增強場發射基本原理與思想;從實驗與理論兩方面系統探討了不同的量子結構(晶軸取向、膜厚膜層、組分搭配、摻雜濃度及表面處理等)半導體薄膜的場電子發射特性、場發射耦合增強物理機制及其能譜特性。最后,對納米半導體場發射冷陰極器件的發展與應用進行了展望。
《納米半導體場發射冷陰極理論與實驗》主要面向半導體材料、凝聚態物理與真空電子學方向的高年級本科生與研究生,也可供真空電子學、半導體納米材料、凝聚態理論、量子物理等領域的研究者參考。
第1章 納米半導體場發射冷陰極概述
1.1 場發射顯示器發展歷程及相關技術
1.2 場電子發射基本原理
1.3 半導體場發射冷陰極發展概述
1.3.1 微尖錐陣列結構
1.3.2 一維納米陣列結構
1.3.3 半導體薄膜及發展
1.4 納米場發射材料
1.4.1 納米氮化物半導體場發射材料
1.4.2 納米氧化鋅場發射材料
1.4.3 納米碳管場發射材料
1.4.4 納米金剛石薄膜場發射材料
1.4.5 石墨烯場發射材料
1.4.6 其他場發射材料
1.5 納米場發射冷陰極器件應用
1.5.1 場發射共振隧穿二極管
1.5.2 場發射顯示器
1.5.3 場發射掃描電鏡
1.5.4 場發射壓力傳感器
1.5.5 場發射微波器件
1.5.6 場發射光電探測器件
參考文獻
第2章 納米場發射理論
2.1 經典F-N理論
2.1.1 金屬場發射
2.1.2 半導體場發射
2.2 納米場發射理論發展
2.3 納米寬帶隙半導體場發射理論
2.3.1 寬帶隙半導體能帶彎曲模型建立
2.3.2 強場下半導體能帶彎曲規律
2.3.3 寬帶隙半導體場發射能帶彎曲機制
2.4 納米晶半導體場發射理論
2.4.1 納米半導體場發射理論模型建立
2.4.2 半導體薄膜場發射納米增強效應研究
2.5 納米半導體場發射厚度效應機制
2.5.1 引言
2.5.2 納米半導體場發射厚度效應經典模型
2.5.3 納米半導體場發射厚度效應的微觀機制分析
2.5.4 總結
參考文獻
第3章 單層納米薄膜半導體場發射冷陰極
3.1 單層場發射納米薄膜制備及表征方法
3.1.1 實驗襯底處理
3.1.2 場發射薄膜制備方法
3.1.3 納米薄膜的表征方法
3.2 GaN納米薄膜場發射基底效應
3.2.1 GaN納米薄膜的制備
3.2.2 GaN納米薄膜微結構及成分表征
3.2.3 不同襯底GaN納米薄膜場發射性能研究
3.3 納米薄膜場發射厚度效應
3.3.1 ZnO納米薄膜場發射厚度效應
3.3.2 SiC基GaN納米取向薄膜場發射厚度效應
3.3.3 Si基GaN納米取向薄膜場發射厚度效應
3.3.4 非晶GaN納米薄膜場發射厚度效應
3.4 摻雜對場發射性能的影響
3.4.1 摻雜對GaN電子結構的影響
3.4.2 Si摻雜對A1GaN薄膜場發射性能的影響
3.4.3 Si摻雜對GaN薄膜場發射性能的影響
3.4.4 摻雜對ZnO薄膜場發射性能的影響
3.5 晶體微結構調控薄膜場發射性能
3.5.1 BN薄膜相結構調控及其對場發射性能的影響
3.5.2 AlN薄膜取向控制及其對場發射性能的影響
3.5.3 GaN納米薄膜晶體微結構調控對場發射性能的影響
3.5.4 GaN納米薄膜場發射的結構調控效應
3.5.5 A1GaN混合取向納米薄膜制備及其結構增強場發射機理
3.6 表面修飾調控薄膜場發射性能
3.6.1 GaN納米取向薄膜的表面處理及對其場發射性能的影響
3.6.2 表面處理對AIGaN薄膜場發射性能的影響
參考文獻
第4章 多層納米薄膜半導體場發射結構增強研究
4.1 引言
4.2 多層納米半導體場發射結構增強模型
4.2.1 量子自洽計算模型
4.2.2 場發射量子結構中能級及其電子積累
4.2.3 多層超薄膜場發射的結構增強效應
4.3 多層納米半導體場發射薄膜制備及結構調控效應
4.3.1 AlAs/GaAs量子結構對其場發射性能影響
4.3.2 AlN/GalN量子結構對其場發射性能影響
4.3.3 多層量子場發射陰極的量子結構增強
4.3.4 量子薄膜勢壘-勢阱相對高度對其場發射性能影響
4.3.5 量子與幾何結構耦合增強場發射性能研究
參考文獻
第5章 一維半導體場發射冷陰極
5.1 引言
5.2 場發射納米線制備及其結構表征
5.2.1 等離子體化學氣相系統簡介
5.2.2 基于GaN粉末的場發射納米線制備
5.2.3 GaN納米線制備工藝及表征
5.3 納米線結構調控對其場發射的影響
5.3.1 GaN納米線場發射性能測試
5.3.2 GaN納米線成分、表面功函數及其對場發射性能的影響
5.3.3 熱效應對GaN納米線場發射的影響
5.4 Ga2O3還原法制備GaN納米線及其場發射特性
5.4.1 Ga203還原制備GaN納米線PECVD系統
5.4.2 基于Ga203粉末的場發射納米線制備
5.4.3 GaN納米線制備工藝及表征
5.4.4 GaN納米線工藝參數調控
5.4.5 GaN納米線薄膜場發射性能研究
參考文獻
第6章 納米半導體場發射能譜及其量子結構共振隧穿機制
6.1 引言
6.2 單層納米半導體場發射能譜多峰模型
6.2.1 考慮能帶彎曲及復雜鏡像勢的量子隧穿模型
6.2.2 半導體薄膜FEED的多峰特性
6.3 半導體量子結構共振隧穿場發射及其場發射能譜
6.3.1 AlInGaN量子結構模型及其極化特性
6.3.2 半導體量子結構薄膜共振隧穿場發射普適機制
6.3.3 量子結構中勢阱調控對場發射特性的影響
6.3.4 量子結構形狀對場發射特性的影響
參考文獻
第7章 結論與展望
7.1 納米半導體場發射理論研究
7.1.1 寬帶半導體場發射能帶彎曲理論
7.1.2 半導體納米晶場發射增強機制
7.1.3 半導體納米薄膜場發射厚度效應
7.1.4 半導體量子結構場發射增強機制
7.1.5 半導體場發射能量分布多峰機制
7.1.6 多層納米半導體薄膜量子隧穿場發射機制
7.2 納米半導體場發射實驗研究
7.2.1 納米半導體薄膜場發射的厚度效應
7.2.2 納米半導體場發射薄膜的晶體微結構調制增強
7.2.3 納米半導體量子結構增強場發射
7.2.4 量子結構耦合幾何結構納米半導體薄膜場發射
7.2.5 納米半導體場發射薄膜的摻雜、表面修飾、基底與成分調制改性研究
7.2.6 氮化物納米線的場發射性能研究
7.3 研究展望
7.3.1 場發射理論
7.3.2 場發射材料制備
7.3.3 新型場發射冷陰極器件
參考文獻
彩圖
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