高金海张 洁李成刚张兵临崔颖琦

(1.郑州师范学院物理与电子工程学院，河南郑州 450044；2.郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室，河南郑州 450052)

场致电子发射简称场发射，它是在阴极和阳极间外加强电场，使阴极的表面势垒的高度降低，势垒的宽度变窄，从阴极到阳极发射出来的电子主要是通过隧道效应完成的。场发射的发射效率远高于其他已知形式的电子发射。另外，场发射器件具有受外界温度影响小，抗辐射能力强，反应时间短等优点，因此它可以广泛应用于制造场发射显示器、微波器件、传感器等器件，也可以作为扫描电子显微镜、透射电子显微镜、俄歇电镜、隧道电子显微镜等精密电子仪器中的电子源[1-7]。目前场发射阴极材料的电子发射性有待提高。由于金刚石薄膜表面具有负的电子亲和势和高的表面稳定态[8-11]，因此金刚石薄膜成为人们重点研究的阴极发射材料。我们研究小组利用微波等离子体化学气相沉积的方法制备薄膜。由于制备过程中可变参数较多，为了提高实验效率，我们用正交分解法制备薄膜。通过扫描电镜、拉曼光谱、X 射线实验分析薄膜的形貌与结构，利用场发射二级结构测试薄膜的场发射性能。

1 实验

首先在纯平陶瓷底上，采用直流磁控溅射法沉积一层钛金属膜。通过抛光、清洗后，放入型号为MPS-2050C 微波等离子化学气相沉积系统(MPCVD)的沉积腔中。其装置实物图如图1 所示，结构简图如图2 所示。MPCVD 由3 个部分组成:微波源、控制系统和沉积室。……