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P,*,MgO for AC PDP,工艺设备部 学习资料,2009,年,10,月,10,日发布,*,P,提 纲,PDP,中,MgO,膜的作用,MgO,晶体,结构和物理化学特性,二次电子放出系数,靶材,-,氧化镁的各种特性,保护膜的制作方法,*,P,一、,PDP,中,MgO,膜的作用,PDP,*,P,*,P,MgO,Protection,Layer,in AC PDP,BUS,Electrode,Sustain Electrode,Discharge,F,ront,Plate,Rare,Plate,Dielectric,Layer,Data Electrode,MgO,Protection,Layer,Barrier Rib,Visible Light,Phosphor(R),Phosphor(G),Phosphor(B),UV Light,*,P,PDP,对保护膜特性的要求,耐离子溅射；,二次电子发射系数高；,大面积均匀，膜层致密；,洁净P,二次电子发射系数高；,表面电阻率及体电阻率高：,s,1012/，,v,1011.m；,耐离子轰击；,击穿强度高：,E(8-10),106v/m；,与介质层的膨胀系数相近；,放电延迟小；,易于制备。

Why MgO?,*,P,Why MgO?,*,P,第一是对放电溅射具有保护膜的作用PDP,中,MgO,膜的作用：,*,P,图一表示在没有保护膜（,MgO,膜）的状态下，介质层暴露在,Xe,气体放电中，放电电压的上升倾向图一,*,P,第二是有降低放电电压的作用PDP,中,MgO,膜的作用：,*,P,图二,图二表示在有保护膜的状态下，放电电压稳定；且耐溅射材料中,MgO,降低放电电压的功效最大P,保护介质层和显示电极，延长显示器的寿命；,高的二次电子发射系数，降低器件的着火电压；,增加工作电压的稳定性；,减小放电的时间延迟PDP,中,MgO,膜的作用：,*,P,二、,MgO,晶体,结构和物理化学特性,*,P,1,）,MgO,是一种面心立方晶体，其晶格常数为4.213,，,禁带宽度为6-7.8,eV，,逸出功为6.85,eV-8.65eV2,）熔点为2827；,坚硬耐久，必须使用电子枪蒸发因该材料升华而制膜1,）物理特性,*,P,3,）,折射率为1.7，,对紫外区强烈的吸收,对可见光区透明；,4,）介电常数为,9,10,；表面电阻率,s1012/,口，体电阻率高,v=1011-1013.m,；,5,）由于大气,CO2,的干扰,MGO,暴露表面形成一模糊的浅蓝的散射表层。

P,粉末状,MgO,的,X,射线衍射图,主要以(111)、(200)、(220)三种晶面取向存在三种晶面的衍射峰位置分别在2,=36.7，42.8,和62.2附近衍射峰之间的高度之比为：（111）（200）（220）=12016P,MgO,的晶体结构,*,P,在室温下空气中发生以下反应：,在高温下将发生以下反应：,（,2,）化学性质,*,P,在室温下空气中，,MgO,薄膜极易吸水，水以游离态和化合态存在，化合态的水主要是以,Mg(OH)2,羟基化合物的形式存在；,MgO,薄膜还会与大气中二氧化碳发生反应生成,MgCO3,MgO,膜表面还会吸附大量的气体（如,O2,、,H2,等气体）,MgO,薄膜表面产生的这些化合物和吸附的气体，将引起离子碰撞二次电子发射系数降低和放电气体成分的改变，导致,PDP,着火电压升高P,*,P,三、二次电子放出系数（,r,）,*,P,二次电子放出系数（,r,）,二次电子放出系数（,r,）是,MgO,膜被离子轰击时产生的二次电子的发生效率PDP,中，正离子轰击,MgO,发生二次电子，二次电子进一步与原子碰撞发生二次电子这个过程短时间内急剧增加，从而发生放电P,*,P,*,P,*,P,2,、耙材,-MgO(,氧化镁,),的各种特性,*,P,MgO pellet,为了提高成膜速度，通常,MgO,不是晶块而是用粒状型，试料粒子有单晶体、多晶体、烧结体等，,对材料有,(1),高纯度,(2),机械强度,(3),粒径均匀性,(4),吸湿性低等要求。

一般颗粒是,3-5 mm,的长方体P,SEM Photographs,*,P,Characteristics of MgO Film,*,P,Deposition rate,单晶和多晶混合体,*,P,Splashing from MgO pellets,*,P,Features,多晶,体,*,P,保护膜的制作方法,*,P,PDP,介质保护膜制备方法,*,P,电子束蒸度法,(EB,法,),EB,法是将来自灯丝阴极的电子束照射蒸发材料使之蒸发，蒸镀到置于相对方向的基板上成膜EB,法是现阶段用于,PDP,量产的唯一方法，理由是较高的成膜率、能形成大面积的性能均匀的膜EB,法制备的,MgO,薄膜的结构呈现出明显的,结晶面择优取向由于相对于其它结晶取向来说，,结晶面择优取向的,MgO,薄膜最能降低,PDP,的着火电压P,主要制作材料：,纯氧化镁膜料,蒸发前的本底真空度：10,-4,Pa蒸发过程中通入氧气薄膜厚度的不均匀度要求：,7%,以内电子束蒸发镀膜装示意图,*,P,通常蒸镀不是在高真空中，而是在氧气气氛中进行的因为若在真空中蒸镀，比起,Mg,原子来，,O,原子会有不足；,一般的成膜条件为基板温度,200,左右，膜厚为,6000-9000,；,用,EB,法制成的,MgO,膜，透射率几乎为,100%,。

P,SEM of,MgO film,*,P,工业用蒸发源需符合以下要求：,、能够蒸发大量镀料且具有高蒸发速率,、蒸发速率容易控制,、可长时间稳定工作,、寿命长,、容易检查和维修,、设备费用和运行费用低廉,*,P,蒸发速率,基片温度,蒸发原子入射方向,基片表面状态,真空度等,电子束蒸镀中，影响薄膜特性的主要因素：,*,P,离子镀法（,Ion plating,）,N S,R,R,Magnetic Coil,Magnetic Coil,Anode,Cathode,B,z,*,P,离子镀是将真空中产生的等离子束照射到蒸发材料上，使蒸发粒子电离而成膜的方法蒸发材料无论块状、粒状都行因为电离率高，所以具有,(1),成膜速率快达,1500,/min,，,(2),可形成微密的膜，,(3),结晶度和结晶取向等能够控制，,(4),形成的膜和基板的附着力高，,(5),溅污和缺陷少等特点为了能在比,EB,法的,100,倍左右的大电流，,1/100,左右的低电压下驱动必须有电流反馈机构，使装置的构造变得复杂，这是个缺点，为此还不能用在量产线上P,厚膜印刷法,Y.S.Kim et al,SID05 Tech.Digest,pp1236-1239(2005),*,P,用印刷制成的,MgO,膜因含有大量的低熔点玻璃成分，导致放电的阴极功能,(,二次电子发射,),不稳定，所以真正的实用化尚有待时日。

经过印刷,干燥,烧结得到厚膜,0.3um,的,MgO,膜，其放电特性,(,着火电压，放电维持电压,),和透过率与,EB,法形成的膜相比仅略有下降，今后充分实用化是可能的P,溅射沉积法,S.G.Kim et al.,Thin Solid Films,377-378(2000)pp694-698.,*,P,溅射法在膜质上大致能获得满意的特性，从耐溅射性高的,MgO,的特性来看与其它成膜法相比具有压倒优势，成膜速度对,MgO,却很慢，为此产量的提高是一项课题MgO,膜制作方法虽然有几种方案，但目前用于量产的只有,EB,法因为,EB,法成膜速度快，能获得大致满足的膜质，其它方法在以稳定性为代表的膜质方面还有所不足P,一体化设备,*,P,49,Thank you,。