Abstract
本實驗使用微波電漿輔助化學氣相沈積法(MPECVD)可成功在矽與鍍金的矽基材上合成硼摻雜之P型半導化鑽石薄膜，並經由薄膜之表面型態、微觀組織、拉曼光譜等特性及晶體結構，配合I-V電性量測，深入探討製程條件與電子場發射之行為關係。 硼摻雜之鑽石薄膜的場發射電流明顯比純鑽石薄膜場發射電流大上一個級數以上，而且其起始電場會下降，因為在硼摻雜下，可觀察到impurity band)的產生，因而具有較高的導電性，而降低了薄膜的有效功函數(φ)同時增加了鑽石材料到發射源之間的電子傳輸效率。 加入金中間層成長鑽石薄膜，其起始電場可由6V/μm降到3.6V/μm，在電場為20V/μm時場發射電流可由400μA/cm2升高到1400μA/cm2，這是由於金的高度擴散性以及與矽形成共晶(eutectic)之特性，因此電子可經由Au之傳導通道進入鑽石而發射，其等效電路就如只有鑽石之發射體般，因此會有較佳之場發射特性，幾乎比矽上長的鑽石薄膜場發射電流大上一個級數(order)。 摻雜鋰的鑽石薄膜亦可形成N型半導化鑽石薄膜，不過場發射特性稍差，最好薄膜起始電場為6V/μm，在電場為20V/μm時期場發射電流為210μA/cm2。 要得到較好的場發射鑽石薄膜應該在鍍金矽基材成長硼摻雜之鑽石薄膜會有較低的起始電場和較高的場發射電流。