電漿輔助化學氣相沈積法合成氮化硼薄膜於陣列準直奈米碳纖維與場發射量測

Synthesis of Arrays of Isolated Vertically-Aligned Carbon Nanofibers Coated With a Boron Nitride Nanofilm by PECVD and Field Emission Characteristics

謝帆(Fan Xie)

指導教授 ： 柳克強 ； 蔡春鴻

國立清華大學/原子科學院/工程與系統科學系/碩士(2007年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2007.00007

摘要

奈米碳管之深寬比(aspect ratio)大、尖端曲率半徑小及導電性佳，其先天優異之場發射特性，可廣泛的應用於場發射元件。在本論文中，將發展出增進奈米碳管場發射特性之製作方法。先以電漿輔助化學氣相沉積系統(Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)合成奈米碳管，使用電漿輔助化學氣相沉積系統之目的除了降低製程溫度外，可合成出具準直性的奈米碳纖維以利場發射特性，且成長出陣列奈米碳管並研究出最佳之奈米碳管長度與奈米碳管間距比例，降低屏蔽效應(screen-effect)對於場發射特性之影響。再使用電漿輔助化學氣相沉積法(Plasma-assisted CVD，PACVD)合成氮化硼薄膜於奈米碳纖維表面，利用氮化硼表面具有負電子親和力(Negative Electron Affinity) 特性提昇奈米碳管場發射特性，並探討出氮化硼品質與氮化硼厚度與場發射特性之影響，由拉曼光譜定性分析，其特徵譜線之半高全寬得之在一最佳品質及最佳膜厚之情況下改善之場發射特性幅度最大。
最後利用氬氣電漿轟擊奈米碳纖維頂端，以減少奈米碳纖維頂端曲率半徑，成功的結合氬氣電漿後處理與鍍覆氮化硼薄膜於奈米碳纖維表面，使原本奈米碳管之起始電場由36.7V/μm降低至18.95 V/μm，在外加電場為39.5 V//μm時，其場發射電流密度由2.43 mA/cm2增強至98.1 mA/cm2，大幅度提昇奈米碳纖維之場發射特性。

關鍵字︰奈米碳纖維、氮化硼、場發射、負電子親和力

關鍵字

奈米碳纖維 ； 氮化硼 ； 場發射 ； 負電子親和力

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Carbon Nanofiber ； Boron Nitride ； Field Emission ； Nnegative Electron Affinity

參考文獻

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