基于聚合物光致分解膨胀的SED显示器电子发射源纳米缝阵列制造工艺研究

表面传导电子发射显示器(SED) 是下一代平板显示器候选技术之一，电子发射源纳米缝阵列成形则是SED 显示器面板的核心制造工艺。本项目提出了采用紫外激光诱导薄膜定域膨胀开裂和激光大面积扫描的纳米缝阵列制造技术。研究的目的在于探索高效可控的纳米间隙电极结构制造技术，研究工作包括3个方面的研究内容：约束空间内聚合物的激光光致膨胀特性及其可控性研究、聚合物表面电子发射薄膜的微观断裂机理及裂缝可控性研究、电子发射极纳米缝结构制造及结构特征对电子发射特性的影响规律研究。项目完成了设定的工作内容，达到了预期目标。在激光膨胀方面，探索了光致膨胀的机理并通过甲基红掺杂PMMA实现光致膨胀材料调制；研究了单脉冲与多脉冲作用下，聚合物膨胀尺寸与激光脉冲能量密度、加工焦点位置、脉冲次数的关系，优化加工参数制备了不同尺寸的光致膨胀结构，实现了聚合物光致膨胀过程的精确可控；在电子发射薄膜纳米缝的光致膨胀制备方面，使用有限元软件对金属薄膜/聚合物基底结构的开裂特性进行了分析。并在仿真结果的指导下，选取不同延展性金属(Cr、Au)作为电子发射薄膜材料，通过基底聚合物光致膨胀制备纳米缝隙结构，并建立了金属薄膜开裂尺寸与聚合物基底的光致膨胀应变程度的相关；在SED纳米缝电子发射特性研究方面，使用遂穿电流间接表征发射电流，使用COMSOL仿真软件，模拟了不同纳米缝尺度与不同纳米缝结构的电场强度与电子发射轨迹变化，开展了纳米缝电子发射遂穿特性的实验研究，测试了不同尺度纳米缝隙的遂穿特性。通过上述研究，实现了金属薄膜纳米缝隙结构的激光诱导聚合物光致膨胀制备工艺，建立了一种具有自主知识产权、切实可行的SED电子发射源纳米缝制备技术。在项目开展过程中，本课题共发表论文10篇，其中，SCI源刊论文8篇，EI论文2篇；申请国家发明专利6项，授权2项；已毕业硕士生3人，博士后出站1人，课题负责人入选陕西省青年科技新星和教育部新世纪优秀人才支持计划；目前仍有博士生1名、硕士生2名从事此课题研究。