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多层纳米AlGaN薄膜制备及其场发射性能

沈震 陈程程 王如志 王波 严辉

多层纳米AlGaN薄膜制备及其场发射性能

沈震, 陈程程, 王如志, 王波, 严辉
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  • 本文采用激光脉冲沉积系统在SiC基底上制备了GaN/AlN/GaN多层纳米结构薄膜,探索了多层纳米薄膜量子结构增强场发射性能.X射线衍射和扫描电子显微镜结果表明,已成功制备出了界面清晰、结晶良好的GaN/AlN/GaN多层纳米薄膜.场发射测试结果表明:多层纳米薄膜结构相对于GaN和AlN单层纳米薄膜,其场发射性能得到显著提升.其开启电场低至0.93 V/m,电流密度在5.5 V/m时已经能够达到30 mA/cm2.随后进一步分析了纳米结构增强场发射机理,电子在GaN/AlN/GaN多层纳米薄膜结构中的量子阱中积累使其表面势垒高度显著下降,并通过共振隧穿效应进一步提高电子的透过概率,从而使场发射性能极大提高.研究结果将为应用于高性能场发射器件的纳米薄膜材料的制备提供一种好的技术方案.
      通信作者: 王如志, wrz@bjut.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11274029,11074017)和北京工业大学京华人才支持计划(批准号:2014-JH-L07)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-21
  • 修回日期:  2016-08-28
  • 刊出日期:  2016-12-05

多层纳米AlGaN薄膜制备及其场发射性能

  • 1. 北京工业大学材料科学与工程学院, 北京 100124;
  • 2. 北京市产品质量监督检验院, 北京 101300
  • 通信作者: 王如志, wrz@bjut.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11274029,11074017)和北京工业大学京华人才支持计划(批准号:2014-JH-L07)资助的课题.

摘要: 本文采用激光脉冲沉积系统在SiC基底上制备了GaN/AlN/GaN多层纳米结构薄膜,探索了多层纳米薄膜量子结构增强场发射性能.X射线衍射和扫描电子显微镜结果表明,已成功制备出了界面清晰、结晶良好的GaN/AlN/GaN多层纳米薄膜.场发射测试结果表明:多层纳米薄膜结构相对于GaN和AlN单层纳米薄膜,其场发射性能得到显著提升.其开启电场低至0.93 V/m,电流密度在5.5 V/m时已经能够达到30 mA/cm2.随后进一步分析了纳米结构增强场发射机理,电子在GaN/AlN/GaN多层纳米薄膜结构中的量子阱中积累使其表面势垒高度显著下降,并通过共振隧穿效应进一步提高电子的透过概率,从而使场发射性能极大提高.研究结果将为应用于高性能场发射器件的纳米薄膜材料的制备提供一种好的技术方案.

English Abstract

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