場致發(fā)射應(yīng)用新觀點

場致發(fā)射應(yīng)用新觀點第1頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一一、問題的提出上個世紀(jì)由CRT統(tǒng)治整個顯示技術(shù)領(lǐng)域！CRT（CathodeRayTube）突出優(yōu)點：1、具有高分辨率2、輕易實現(xiàn)的高亮度及很好的對比度3、能夠顯示豐富的彩色色調(diào)和圖象層次4、顯示速度快

——被人們認(rèn)為是圖文顯示的標(biāo)準(zhǔn)第2頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一顯示技術(shù)首要解決的問題：

實現(xiàn)顯示器件的平板化！逐漸暴露的缺點：1、體積大2、重量大3、功耗大4、屏幕越大顯象管越長第3頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一二．問題的鋪墊從固體中發(fā)射出（自由）電子按原理分主要有：1、熱電子發(fā)射

——傳統(tǒng)CRT的原理

2、場致電子發(fā)射

——新技術(shù)核心第4頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一固體體內(nèi)電子的運(yùn)動狀態(tài)是量子化的:能量的費(fèi)米-狄拉克分布。熱電子發(fā)射密度：第5頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一場致電子發(fā)射：其中：

第6頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一兩者比較：1、電子的能量分散熱發(fā)射電子來源于固體內(nèi)電子的費(fèi)米分布的高端尾部場致發(fā)射電子多數(shù)不是從能量分布的拖尾部，而是從費(fèi)米能級附近發(fā)出的。因此場致發(fā)射電子的能量分散比熱發(fā)射電子要小的多！第7頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一2、電子的方向分布熱電子發(fā)射方向余弦分布：場致發(fā)射電子的出射方向集中于表面法線方向附近較小的角度范圍內(nèi)，其方向分布可表示為：第8頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一為了獲得可利用的場致發(fā)射電流，陰極表面必須有相當(dāng)高的加速電場強(qiáng)度。如何獲得如此高的場強(qiáng)呢？

聯(lián)想到“尖端放電”！只要將場致發(fā)射體（陰極）做成曲率半徑很小的針尖。電場強(qiáng)度E可以用以下經(jīng)驗公式估算：第9頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一三、問題的分析

要實現(xiàn)顯示器件的平板化，必須去掉傳統(tǒng)CRT顯示器的聚焦偏轉(zhuǎn)部分。場致發(fā)射顯示器（FED）基本模型已建立。

第10頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一可行性分析1、制造工藝試想用該技術(shù)制造一個現(xiàn)在主流的17英寸顯示器（顯示屏長320mm，寬240mm），實現(xiàn)1600×1200的分辨率。每個發(fā)射尖端占有面積約：平均邊長為：第11頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一2、制造材料

在其他條件不變時，隨著逸出功We的減小，場發(fā)射電流會顯著增大。尋求逸出功We足夠低的材料，可以輕易實現(xiàn)在很低控制電壓下獲得相當(dāng)可觀的發(fā)射電流！第12頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一2.1金屬場致發(fā)射材料2.2硅及表面敷TiN、BN膜硅場致發(fā)射材料2.3碳納米管——場致發(fā)射材料的新希望徑向尺寸為納米量級，管子兩端基本上都封口的一維量子材料。

碳管納米量級的細(xì)尖構(gòu)成非常理想的尖端，其表面逸出功We也很小，極易發(fā)射電子。

首選碳納米管用于做FED的電子發(fā)射體。第13頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一四、問題的解決彩色顯示的可行方案：

所有的彩色象素都由不同亮度的RGB三色象素疊加而成。

微尖陣列FED顯示器1體積小2重量輕3平板化4大大省電，5顯示質(zhì)量好6響應(yīng)時間僅幾微秒

第14頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一五、問題的展望1、實現(xiàn)顯示器件平板化的解決方案眾多。2、目前大部分平板顯示器件的圖像顯示質(zhì)量，特別是性能價格比和傳統(tǒng)CRT顯示器件仍然有一定的距離。3、FED顯象原理和CRT幾乎完全相同（電子束激發(fā)熒光粉發(fā)光），因此它完全有能力達(dá)到和超越CRT的顯示質(zhì)量。

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