bsd技术特性与应用

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1、BSD技术特性与应用　　　文 /  　(2006-08-0216:19:38.0)虽然电浆显示器(plasma)与LCD(LiquidCrystalDisplay)等平面显示器(FlatPanelDisplay)已经进入商品化阶段，不过耗电量、辉度、对比以及动画反应时间等问题，若与传统CRT比较时仍有改善的空间，另一方面有机EL等诸多新世代平面显示器(表1)却面临制程、成本、使用寿命、大型化等瓶颈，因此至今仍无法实用化。有鑑于此松下电工与东京农工大学利用BSD(BallisticelectronSurfaceemittingDevice)概念制作场发射显示器(FED:Fiel

2、dEmittingDisplay)。而BSD的动作原理是利用固体中的电子在近乎真空环境加速移动。该物性是由硅结晶奈米(nano；1nano=10-12m)结晶化形成鍊锁结构，由于鍊锁结构能垂直发射电子，因此利用电子该撞击前方涂有萤光体的透明基板产生影像。奈米技术制成的BSD可以有效解决平面显示器常见的问题，同时还具备低成本、制程简单、可大型化等优点，因此它的应用受到相关业者高度重视。　表1各种FED平面显示器的动作原理与特性请点小图看大图　  BSD技术动向BSD是应用弹道电子释放特性构成冷阴极电子源，它的电子释放原理不同于传统FED。表2是BSD代表性特徵，由表2可知BSD

3、具有低电压驱动、低真空动作环境、不需集束电极、低制作成本等特性，尤其是玻璃基板与500°C低温湿制程(wetprocess)，更可大幅降低制作成本。　特征说明低真空动作环境真空密封容易使用寿命长，可靠性高。低分散电子释放角度电子释放能量大电子垂直发射，不需收敛电极。电子释放稳定均匀无poppingnoise。平面结构制程单纯结构简单。制作容易。可大型化。表2BSD的特征　BSD是将silicon奈米结晶化形成锁鍊状结构，藉此使电子呈弹道状移动，一般将此现象称为弹道电子输送。图1是BSD电子源的动作机制说明图，基本上它是在柱状polysilicon之间形成电子drift层，po

4、lysilicon与奈米结晶silicon混合的systemunit称为NPS层(NanocrystallinePoly-Siliconlayer)，虽然NPS层是利用阳极氧化技术制成，不过在polysilicon的结晶粒界的glen部位会产生快速反应，因此polysilicon结晶粒的表面，支配性形成奈米结晶silicon，使得NPS层内残留的silicon结晶粒比奈米结晶silicon多，该残留的柱状polysilicon可帮助散热，进而提高冷阴极的电子热传导稳定性，所以BSD释放电子时几乎不会产生闪烁噪讯(flickernoise)。BSD释放电子时是利用电子作热激发，

5、使电子从基板下方注入NPS层，由于奈米结晶silicon的表面，是利用低温氧化制程制成氧化薄膜，因此施加的电压几乎全部流入该氧化膜层内进而形成强电界领域，而氧化膜的厚度非常的薄，所以电子很容易将强电界领域的氧化膜变成tunnel，并进入邻接的奈米结晶silicon内，随着电子通过氧化膜被加速，并朝向表面电极方向前进，如此反覆相同动作所以到达表面附近的电子，具备比热平衡状态更高的运动能量，而表面电极也变得很容易将成为tunnel的电子释放至真空中。BSD具体动作原理如图1所示，BSD电子源是先在由负极(cathode)所构成的背面基板上制作复晶硅膜(poly-Silicon)，

6、之后将复晶硅膜多孔化(porous)，接着在复晶硅之间制作复数的微结晶硅，同时将复晶硅与微结晶硅的表面氧化，多孔化复晶硅(PPS:PorousPolySilicon)膜层厚度约1.5μm，最后在PPS表面制作Au或Ag等金属薄膜形成二极体(diode)结构，除了以上的差异PPS外部电子发射源的动作原理则与传统的FED完全相同，换句话说这种BSDtype的FED，也是利用电子撞击正面基板表面上的萤光体产生影像，它与以往的FED最大差异处，是电子发射源的制作方式与结构不同而已。　图1BSD的动作原理　图2是释放至真空中的电子能量分佈量测结果，图中的x轴为电子能量，y轴为释放电子的

7、相对数，测试时的基准能量是比照真空状态时的准位，测试方法是在室温下进行，採用一般性的交流减速电界法。假设表面金属的动作关数为ψ(eV)时，完全未发生冲突释放出去的电子最大能量，理论上几乎等于施加电压减去动作关数ψ的能量，以图2为例假设VPS=22V时，虽然分佈的最大能量-Vmax祇有17eV，不过表面电极的动作关数大约有5eV，换言之它与上述施加电压减去动作关数的结果完全一致，由此验证BSD具有独特的弹道电子释放特性。实际上在室温环境下NPS层多少会发生冲突，一般是将它视准弹道电子的释放。如图2所示的能