【正文】 iamond has strong resist radiation, corrosion resistance, is used in high temperature of the new band gap width of semiconductor material, known as the development prospects of the third generation of semiconductor materials. Therefore, the diamond film can be made into heat, impact resistance, corrosion resistance, radiation, high sensitivity of pressure sensor. This paper according to market demand fieldemission materials in nano diamond powders, adding nano graphite powder size, nanotubes made nanodiamond diamond, as the sharp as conductive graphite grain. Using nanometer diamond as projectile, nano conductive medium, printing graphite as preparation of field emission film. The preparation for printing, stable area of field emission performance of uniform diamond thin films, nanometer material nanometersize diamond ultrasonic dispersing and mechanical method and the paste made dispersed new craft, experiment of nano graphite, nano size diamond and ethyl cellulose, make the best proportion of diamond micro nano tip, reasonable distribution density. To make film of pulping agent can watch volatile exposed nano diamond fine, nano tip diamond film binder firmly in the substrate, the study of diamond film, the highest temperature sintering process, how to best nanometer diamond film fieldemission model testing and analysis, the diamond film fieldemission characteristics. Using nanometer diamond film fieldemission characteristics designing a pressure sensor, with MATLAB simulation analysis of nano diamond film pressure sensor principle of work. KEY WORDS: nano, film, diamond fieldemission, pressure sensor III 目 錄 前 言 ............................................................... 1 第一章 金剛石薄膜的特性其在場致發(fā)射領(lǐng)域的應(yīng)用 ....................... 3 場致發(fā)射與冷陰極 ............................................ 3 金剛石結(jié)構(gòu) .................................................. 5 金剛石基本性質(zhì) .............................................. 5 金剛石薄膜的國際國內(nèi)研究動態(tài) ................................ 7 第二章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵步驟處理 ................................... 9 所采用的制備金剛石薄膜的實(shí)驗(yàn)工藝 ............................ 9 絲網(wǎng)印刷納米金剛石薄膜的制備 ............................. 11 絲網(wǎng)印刷納米金剛石薄膜的熱燒結(jié)處理 ......................... 12 絲網(wǎng)印刷納米金剛石薄膜實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)裝置和電路 ............... 14 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 ............................................... 17 納米金剛石薄膜的燒結(jié)曲線 .................................... 17 不同的印刷厚度對納米金剛石場發(fā)射特性的影響 .................. 18 不同粒度砂紙打磨襯底對納米金剛石場發(fā)射特性的影響 ............ 19 退火處理對納米金剛石薄膜電子場發(fā)射性能的影響 ................ 21 印刷納米金剛石薄膜場發(fā)射條件下的陽極屏發(fā)光情況 .............. 23 退火熱處理前后的樣品在不同場強(qiáng)下陽極 屏的發(fā)光 ................ 23 印刷納米金剛石薄膜的場發(fā)射電流穩(wěn)定性 ........................ 24 第四章 利用納米金剛石薄膜設(shè)計信息傳感器 ............................ 25 實(shí)驗(yàn)測試 電路 ................................................... 25 利用 MATLAB 進(jìn)行的模擬 ...................................... 25 第五章 結(jié)束語 .......................................................................................................... 28 致 謝 .......................................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 30 附 錄 ............................................................................................................................ 31 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 前言 1 前 言 近年來，國際上以金剛石薄膜以及稱之為類金剛石薄膜 DLC 等一類特殊功能材料的制作方法和工藝及其場發(fā)射特性的研究工作被廣泛開展，其中納米金剛石薄膜成為重要的研究熱點(diǎn)之一。用納米金剛石作為發(fā)射體，納米石墨作為導(dǎo)電媒質(zhì)，印刷制備場發(fā)射薄膜。 北方民族大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 論文題目 : 納米金剛石半導(dǎo)體薄膜傳感器的研究與模擬 系 (部 )名 稱 : 電子 與 信息工程系 學(xué) 生 姓 名 楊振軍 專 業(yè) : 測控技術(shù)與儀器 學(xué) 號 : 20xx0239 指導(dǎo)教師姓名 : 張 秀 霞 教授 論文提交時間 : 20xx 年 5月 22 日 論文答辯時間 : 20xx年 5月 29 日 學(xué)位授予時間 : 北方民族大學(xué) 教務(wù)處制 I 摘 要 金剛石 具有很強(qiáng)的抗輻射、耐腐蝕性能，是能在高溫下使用的新型 寬能帶隙半導(dǎo)體 材料， 被譽(yù)為發(fā)展前景十分廣闊的第三代半導(dǎo)體材料。為印刷制備大面積的，具有穩(wěn)定均勻的場發(fā)射性能的納米金剛石薄膜，研究納米金剛石材料超聲分散和機(jī)械分散方法及漿料的配制新工藝，實(shí)驗(yàn)得出漿料中納米石墨、納米金剛石、乙基纖維素最佳配比，使納米金剛石微尖密度合理、分布均勻。 利用化學(xué)氣相沉積（ CVD）的方法合成金剛石膜類似天然金剛石具有高硬度、高導(dǎo)熱率、高電阻率等優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，尤其金剛石具有的寬禁帶、高載流子遷移率、低介電常數(shù)、高導(dǎo)熱率、高擊穿電壓及其它性質(zhì)，因此利用 金剛石薄膜 制備的半導(dǎo)體器件可以在高于 600℃溫度下正常工作，作為耐腐蝕、抗輻射、防化學(xué)腐蝕的 器件可以在宇宙飛船、原子反應(yīng)堆及惡劣環(huán)境下工作 [14]。m 的電場強(qiáng)度作用下發(fā)射電流密度達(dá)到 10181。馮濤等人采用真空磁過濾弧沉積法制備的類金剛石薄膜的場發(fā)射閾值電場達(dá)到 ， 178。[21]。 等人用 研究制備了納米結(jié)構(gòu)的金剛石材料的顯示器 [23]。 獲得高質(zhì)量發(fā)射性能的納米金剛石薄膜以用作場致電子發(fā)射材料是目前研究的熱點(diǎn)之一。本課題研究的對象是怎樣制作納米金剛石薄膜和制作納米金剛石薄膜所采用的一些燒結(jié)和后處理工藝流程，以及所制作的納米金剛石薄膜的優(yōu)異的電子場發(fā)射性。研究了該薄膜的制備工藝，得到了場致發(fā)射性能良好的優(yōu)化工藝條件。 特別是納米金剛石薄膜材料很好的穩(wěn)定性使得它成為一種比較理想，有前途的場致電子發(fā)射陰極材料。其中 WL為原勢壘， WF為加電場后的勢壘為肖特基削減。它首次在實(shí)驗(yàn)上用低的開啟電壓，獲得了高的發(fā)射電流密度。函數(shù) v(y)和 t(y)對于大多數(shù)場致發(fā)射陰。要穩(wěn)定發(fā)射電流必須穩(wěn)定逸出功和電場強(qiáng)度的值。另外，場發(fā)射尖端表面的內(nèi)在熱不穩(wěn)定性也是影響發(fā)射穩(wěn)定性的一個重要因素，在高真空下，由于熱對流困難，在電流密度很高的時候，發(fā)射尖端表面會在焦耳熱， Nottingham 效應(yīng)，離子轟擊綜合作用下使表面溫度升高，導(dǎo)致尖端熔化變鈍，改變了陰極發(fā)射特性。金剛石晶體各晶面上的硬度也不同，其硬度從大到小的順序?yàn)?{111}?{110}?{100}。 （ 3）光學(xué)性質(zhì)：金剛石很小的光吸收，它的光學(xué)吸收邊在紫外 波段，波長為 左右，從此波長到毫米波段，除位于 5181。 （ 4） 電學(xué)性質(zhì)：在室溫下金剛石具有很寬的禁帶寬度，其數(shù)值為 ~,介電常數(shù)ε r為 177。 （ 5）化學(xué)性質(zhì)：，在高溫下各種酸對金剛石幾乎不起作用，空氣中較大尺寸的金剛石晶體在 600700℃以下和金剛石微粉晶體在 450500℃以下均是很穩(wěn)定的。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論表明金剛石薄膜發(fā)射體的發(fā)射特性優(yōu)異，能夠在同樣大小的開啟電壓下獲得比通常所用的硅材料場致發(fā)射體強(qiáng)得多的場致發(fā)射電流。金剛石是唯一的一種能在大氣中穩(wěn)定保持負(fù)電親和勢的材料，因此被普遍認(rèn)為是一種出色的場發(fā)射材料 [517]。A/cm178。[20]。[21]。 等人用 研究制備了納米結(jié)構(gòu)的金剛石材料的顯示器 [23]。 獲得高質(zhì)量發(fā)射性能的納米金剛石薄膜以用作場致電子發(fā)射材料是目前研究的熱點(diǎn)之一。本課題研究的對象是怎樣制作納米金剛石薄膜和制作納米金剛石薄膜所采用的一些工藝流程，以及所制作的納米金剛石薄膜的一些優(yōu)異的特性，比如其良好的電子場發(fā)射性，耐高溫性和耐腐蝕性等。研究了該薄膜的制備工藝，得到了場致發(fā)射性能良好的優(yōu)化工藝條件。 配制漿料的 工藝流程為：純化 納米金剛石 原料→干燥→稱量→松油醇溶劑中長時間超聲分散→加入 納米石墨 → 用高密度的絲網(wǎng) 過篩→加入一定量的制漿劑乙基纖維素→加熱（ 130℃）攪拌→冷卻至室溫。 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20024681012Prpportion (%)D i a m e t e r o f D i a m o n