H2O+O2气氛下电子束蒸镀制备MgO介质保护膜特性研究

　　采用电子束蒸镀法在H2O+ O2气氛下制备了MgO介质保护膜,通过扫描电镜、X射线衍射(XRD)等方法分析了MgO薄膜的表面、截面形貌与晶体结构,研究了不同H2O流量下得到的MgO薄膜对等离子屏放电特性的影响。结果表明:MgO薄膜呈柱状结构,随H2O流量增加MgO晶粒尺寸变大、晶界减少;XRD分析结果显示H2O+ O2气氛下,MgO薄膜除(111)晶面择优取向外,还出现了(220)晶面取向;H2O气氛的通入降低了等离子屏的维持电压、改善了放电裕度,同时缩短了寻址放电延迟时间,有利于等离子屏节能降耗和实现快速寻址。

　　The MgO protective films were deposited by electron beam evaporation in the H2O+ O2 atmosphere on glass substrate.The impacts of the growth conditions,including water vapor flow rate,ratio of H2O and O2 flow rates and substrate temperature,on its microstructures and the discharge properties of the plasma display panel were evaluated.The MgO films were characterized with X-ray diffraction ,scanning electron microscopy and conventional surface probes.The results show that the H2O vapor flow rate strongly affects the microstructures of the(220) preferentially oriented MgO films.For example,as the H2O vapor flow rate increased,the column-structured MgO grain grew with a decrease of grain boundary density.Besides,an addition of H2O vapor reduced the sustain voltage,broadened the discharge margin,and simultaneously shortened the addressing discharge delay,favorable to energy saving and fast-addressing.

　　等离子显示屏(PDP)具有颜色逼真、色彩效果好、视角宽、长寿命等优点, 同时其响应速度快、无拖尾、无有害辐射, 更加有利于眼健康, 是目前主流的平板显示技术之一。四川虹欧显示器件有限公司于2007年投资建设了国内唯一的一条八面取PDP模组量产线, 是国内同时具备PDP 模组研发、制造能力的唯一厂家。

　　在PDP 中, MgO薄膜是制备在前板介质上的一层介质保护膜, 主要作用是保护介质层免受离子轰击, 延长显示器寿命。另外由于MgO 薄膜具有较高二次电子发射系数等特性, 同时具备降低PDP 着火电压、减小放电延迟时间等作用, 是PDP 核心部件之一。

　　近年来随着消费者消费需求的提升, 在高清晰度、绿色节能以及实现3D 显示等方面, 对PDP 性能提出了进一步降低工作电压、高速寻址等要求。其中, 作为PDP 显示器内直接与放电气体接触的MgO薄膜, 其制作工艺的优化及性能改善, 对PDP 显示性能的提升而言至关重要。

　　目前国内针对MgO 薄膜改性的研究, 主要关注的是蒸镀( 或溅射) 参数优化以及MgO 材料掺杂方向, 而对薄膜制备气氛的研究仅局限于O2 气氛 , 国外有学者研究在H2 气氛中蒸镀MgO 薄膜, 不过由于H2 气氛存在安全隐患难以实际应用。本文在一种全新的H2O+ O2 二元气氛下通过电子束蒸镀法制备了MgO 薄膜, 研究了不同H2O 流量下得到MgO 薄膜的表面形貌与晶体结构特征, 同时分析了新气氛下得到的MgO 薄膜对等离子屏放电特性的影响。

结论

　　(1) 本实验制备的MgO 薄膜呈柱状结构, 随H2O 流量增加MgO 晶粒尺寸变大、晶界减少;

　　(2) XRD 分析结果显示H2O+O2 气氛下, MgO薄膜除(111) 晶面择优取向外, 还出现了(220) 晶面取向;

　　(3) 适量H2O 气氛的通入降低了等离子屏的维持电压、改善了放电裕度, 同时缩短了寻址放电延迟时间, 有利于等离子屏节能降耗和实现快速寻址。