Etude de couches minces de carbone et de leurs proprietes d'emission electronique application aux ecrans plats a effet de champ

par JACQUES BAYLET

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Jean-Claude Portal.

Soutenue en 2000

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Ce travail concerne l'etude de couches minces de carbone et de leurs proprietes d'emission electronique, en vue de leur utilisation comme emetteurs d'electrons dans des ecrans plats a effet de champ (fed). Nos mesures d'emission froide sur des films de diamant polycristallin et de certains carbones amorphes (a-c) deposes par cvd ou pvd montrent que ce ne sont pas de bons emetteurs d'electrons. Nous avons par contre obtenu de bons resultats avec des couches de a-c deposees par ablation laser, et avec des couches de graphite nervure deposees par rce-mwcvd ou par rfcvd (champs seuils respectifs de 15, 30 et 35 v/m). Nous avons mis au point un procede original de depot utilisant cette derniere technique. L'analyse des tests i(e) et les resultats des caracterisations physico-chimiques (raman, xps, met, meb, rx, erda) sont utilises pour etudier les differences de structure entre les materiaux testes, et pour comprendre le mecanisme d'emission froide depuis ces couches : - les couches de a-c contiennent quelques grains de graphite et sont couvertes d'escarbilles graphitiques, ce qui nous conduit a expliquer l'emission par la formation de nanostructures conductrices, qui jouent le role de canaux pour le transport des electrons, et de pointes pour l'amplification du champ a leur extremite. - les couches de graphite nervure ont une morphologie de surface tres marquee, avec des protrusions d'environ 10 nm de rayon de courbure, et constituees de plans de graphite. Nous attribuons leur emission a l'effet de pointe sur ces protrusions et a une emission froide de type fowler-nordheim. Des cathodes d'ecrans plats sont testees, avec des emetteurs constitues de plots de carbone en lieu et place des micropointes metalliques. Les meilleurs resultats sont obtenus avec les couches de graphite nervure, dont les performances (quelques a/cm 2 pour une tension de grille de 80 v, bonne uniformite sur l'ensemble de la surface emettrice) sont proches de celles des fed a micropointes.

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Informations

  • Détails : 228 p.
  • Annexes : 175 ref.

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