二、 实验任务 1、了解表面传导电子发射源的原理并制作；
2、学习平板显示器件的完整制作过程；
3、电子发射源的性能测试。
三、 实验内容 1. 实验准备学习和完成平板玻璃的清洗和退火处理。
2. 器件电极制作学习磁控溅射、光刻原理和应用，完成器件电极的制作。
3. 导电薄膜制作学习导电薄膜材料选择和导电薄膜的制备方法，完成导电薄膜的制作。
4. 阳极荧光板制作了解丝网印刷原理，学习阳极荧光板的制作。
5. 电子发射源性能测试正确使用真空测试系统，完成电子发射源的电形成工艺、激活工艺及测试过程，对测试所得的数据进行分析讨论。
6. 器件封接学习（观摩）阴极板和阳极板的封接，了解封接原理和过程。
四、 实验过程 首先各自选择较干净的玻璃，在各自的玻璃不好的一面右下角上刻上各自的的学号。
1.实验准备学习和完成平板玻璃的清洗和退火处理 （1）玻璃基板清洗 为保证平整度，实验中使用的玻璃是浮法玻璃。这种玻璃的两个表面略有差异，但基本不影响实验。本组实验共有12块玻璃片。
清洗按如下步骤进行 ② 制洗衣粉溶液，并将待洗玻璃片均匀分布置于溶液中浸泡约20分钟。
②戴上橡胶手套后用海绵反复擦洗玻璃片。擦洗过程中（以及之后所有过程中）尽量避免对玻璃表面的直接触摸，仅可轻轻抓住玻璃片的边缘部分。
③若要查看玻璃片是否洗净，可先用大量自来水冲洗，再仔细观察。若水既不凝成水滴也不成股流下，而形成均匀的水膜，则基本洗净。否则重复②的操作。
④用纯净水再次冲洗玻璃表面，确定清洗干净后，用高压气流枪对玻片进行预干燥，直到玻璃片上肉眼看不见水珠。
⑤将玻璃片正面朝上放入干燥炉内。以最后放入的那块玻璃片的时间为计时起点，在干燥炉内干燥20分钟以上。
注意先清洗好的玻璃片放上面，后清洗好的玻璃片放下面，避免先干燥的玻璃片被再次打湿而污染。
⑥玻璃片干燥完后小心取出，正面朝上放入洁净的容器内。容器应事先做好标记，以免与其他组混淆。
（2）玻璃板的退火处理 玻璃在制造过程中由于受热不均有可能在内部产生应力和缺陷。这将导致玻璃在重新受热时有可能会发生不规则的形变。而本实验有多个环节会经历较高的温度，玻璃片的不规则微小形变会影响制作精度，因此在后续工艺前需要先对玻璃片进行退火，以消除应力。
退火温度选在约500℃，这个温度是高于后续所有工艺所要经历的最高温度的，因此可以保证不会产生新的应力。退火的温度是随时间按阶梯变化的。为节省空间和时间，并使玻璃片受热均匀，退火炉有两个炉室。当玻璃片在其中一个炉室内加热时，另一个炉室同时准备将温度稳定到下一个台阶，以充分利用空间和时间。
2、磁控溅射镀膜 ①本次试验所用的磁控溅射仪主要结构包括两个真空室准备室和成膜室。两个腔室相互配合使用，避免在处理多片玻片时，每次都从室内大气压开始抽到高真空，大大节省了实验时间。
②首先将成膜室抽至高真空。再将玻片夹持至准备室中安放好，关闭腔室门，对准备室抽真空，同时打开加热装置，使镀膜温度为130度。准备室抽到合适真空度后，玻片被转移进成膜室，开始镀膜。
③镀膜开始前，需溅射掉靶材料表面一层，即对靶材料进行清洗，去掉靶材料表面氧化物，以免掺入杂质。开始镀膜，先镀一层镍（30秒），主要是为了使其他金属与玻片附着更好；
再镀一层铜（2分钟），主要目的是导电；
最后再镀一层镍（3分钟），主要目的是防氧化。
④镀膜完成后，玻片被转移回准备室，取出。放入下一块玻片，重复上述过程。本实验一共镀了6块玻璃，每2人一块。
3、制作器件电极 ①涂胶、甩胶 首先配置好光刻胶。本次试验所用为正胶，即曝光部分的感光胶将被溶解，而未曝光部分将保留。因此显影后图像与掩模板相同。用滴管取适量滴在玻片上，轻轻倾斜玻片使胶液在整个玻璃片上均匀流动。若玻片上有气泡，可将玻璃片靠在烧杯上，用胶液反复冲刷。涂好胶后，将玻璃片放在甩胶台上，盖好盖子，开始甩胶。
注意玻璃片要放在正中心，保证甩胶均匀，同时避免甩胶过程中由于转速太快和受力不均，而使甩胶机振动，进而将杂质落在玻璃片上；
甩胶前一定要抽真空，将玻璃片固定在转盘上；
若不慎将胶液沾到手上，可用酒精棉擦干净。
②前烘 将甩完胶的玻璃片正面朝上放入干燥炉内，干燥约20分钟。主要目的是为了增加光刻胶的粘附性，避免在显影过程中剥落。
③曝光 先将掩模版正面朝上放在曝光台上，再将玻璃片要曝光的一面朝下对准掩膜版轻轻放下，以十字线所确定的区域在玻璃片正中为好。最后盖好盖子，铺好软布，缓缓关上曝光机，曝光机自动抽真空。抽完真空后手动启动曝光。
注意对准掩膜版时，玻片应在掩膜版正上方移动而不与掩膜版直接接触，避免表面磨损；
操作要小心谨慎，以免损坏仪器。
④显影 先配制显影液，称取4.5克的氢氧化钠溶于1000毫升的水中，用玻璃棒搅拌至完全溶解，得到浓度为4.5‰的氢氧化钠溶液；
再将曝光后的玻片放入已配置好的显影液中，戴上手套，捏着玻片侧面，将玻片浸入溶液中，不触碰到容器壁，来回晃动玻璃片，约20秒后取出，用自来水清洗干净，用高压气流枪干燥后放在显微镜下观察显影后的图像，并记录下来。
注意可根据实际情况适当调整显影时间。由于溶液浓度逐渐降低，后面的同学显影时间应适当延长一些。以观察到光刻胶剥落后再浸泡5 秒为准。如有显影不完全的情况，可再次显影。
图（1）a 显影良好的玻璃片 图（1）b 未显影完全的玻璃片 ⑤后烘 最后将玻片放入干燥炉内再次进行烘焙，其主要目的是坚膜。
⑥刻蚀 再将玻片用镊子夹持放入已配置好的刻蚀液（硫酸高铈和稀硝酸的混合液）中，轻轻晃动，20秒后取出清洗干燥，再用显微镜观察刻蚀后的图像，并记录下来。
图（2）a 刻蚀良好的玻璃片 图（2）b 有缺陷的玻璃片 4、阳极荧光板的制作 ①选择一块干净的ITO（氧化铟锡透明导电膜）导电玻璃，用酒精擦拭干净。
②丝网印刷 首先需要调整丝网印刷机的设置和网版的位置。将网版固定在印刷机上，将印刷台面移动至网版下方，调整网版和台面、网版和油墨刮刀的距离，以油墨刮刀放下后放在刮刀和网版见得纸条恰好不能抽动为宜。网版水平位置的调整主要靠目测，印刷窗口大概能将ITO玻璃片中间部分覆盖即可。
其次，固定网版，并在台面的监视器上将光标定位在玻璃片的左上角和右下角。在网版上预先涂布荧光粉浆料，即可开始印刷。
印刷前开启真空泵，将玻璃片固定在台面上。玻璃片的位置由预先做好的标记决定。如果由于玻璃的误差导致不能完全和标记重合，可平摊公差。
最后开始印刷。将印刷台面移至网版下方，启动自动印刷程序。印刷过程中要随时保持足够的浆料，避免因浆料不足导致的印刷质量的下降。
③将涂覆好荧光粉浆料的玻片放入干燥炉内烘干，阳极荧光板制作即完毕。
5、钯导电膜制作 ①检测玻璃片上电极的导电状态，用万用表电阻档直接测量。先用“200Ω”档测量单根电极的电阻，再用“20KΩ”档测量电极间电阻。若测得电极间电阻不大，则证明该两根电极导通，不可用，做好标记。同一个电极两端间的电阻以小于10Ω为宜。
②按先前涂胶甩胶前烘曝光显影步骤制作钯导电膜窗口。此次所用的掩膜版有两块，其中一块是为了形成滴钯溶液的窗口，另一块则是为了留出电极两端，方便检测。故同一块玻璃片需曝光两次，且制作导电膜窗口时需要对准制作电极时留下的十字标记。可两块片子同时进行曝光以节省时间。
注意由于需要使玻璃片和掩模板上的两个十字完全重合即可，对准难度较大，可直接将玻璃片放在掩膜版上移动，用手指轻轻推动，切不可太过用力。
③将显影完毕后的玻璃片放入干燥炉内干燥。同时配置好钯溶液（金属钯溶在有机溶剂中），取出少量放在另一块干净的玻璃片上。将干燥好的玻片取出，用极细的有斜针口的针管，每次蘸取少量，在显微镜下或直接（若肉眼可看见）逐点滴在已制作好的窗口上，每块玻璃片可选择其中可用的两条电极。
注意不能将钯溶液一次性滴在所有窗口上，溶液可能会流动而导致各窗口分布不均，进而影响导电性能。
④将滴完钯溶液的玻璃片放入干燥炉内再次干燥。此过程中钯溶液将被氧化为氧化钯。
6、电子发射源性能测试 图（3）本实验所使用的真空系统图 A、加电形成 ①测定玻片每对电极间的电阻，数据记录如下 编号 电极电阻Ω 电极间电阻Ω X1 X2 X3 X4 Y1 Y2 Y3 Y4 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 15 6.7 6.9 6.8 7.2 7.1 7.0 6.8 7.4 9.6 20 7.4 7.2 7.0 7.3 7.0 7.0 7.0 7.1 23 6.3 6.5 6.5 6.4 6.5 6.6 6.5 6.4 8.4 358.4 24 9 11 10.6 11 10.6 10 9.6 8 93.0 3.3M 25 8.7 9.3 8.6 8.7 8.4 8.9 9.9 8.6 27 7.6 7.4 7.5 7.4 8.2 7.6 7.6 7.4 150K 631 292 78.6 36.8 28.6 28 7.9 8.0 8.1 7.6 8.2 7.8 7.9 8.4 然后从中选择一个比较好的玻片做测试。
②将制作好的阴极板和阳极板按要求固定在真空室中，将引入的电压加在电极两端。为增强导电性，固定时用夹子同时夹住一小块铜网。
③线路连接好后，关闭真空室抽真空，抽至8.410-4 Pa。注意开机顺序冷却水总电源真空计机械泵分子泵。
④给阴极板电极加上渐增型三角波（峰值分别为12V、13V、14V），电压步长为0.1V/S，运行波形，每隔10s 记录下相应的电压电流值。再次测量电阻，为183Ω。
B、性能测试 分别给阳极加高压500V、1000V、1500V、2000V，同时阴极电极电压从0V 开始，每次增加1V，直到电流有一个突降。在此过程中，阴极发射的电子打在阳极板的荧光粉上，发绿光。记录下相应的器件电流和发射电流，同时记录玻璃片被点亮时所对应的器件电压值。对应同一阳极电压，至少反复实验两次。
图（4）实际的发光情况 7、封零 ①在阳极板上钻一个小孔，其主要是用于排气，孔径大小取决于所用的钻孔机（直径为2 毫米，非实心）。孔打好后，将玻片清洗干净。
②配置浆料 取出一定量的低玻粉放入小烧杯中，滴入适量的载体，调成糊状，即为浆料。
注意低玻粉主要用途是降低玻璃的软化点，此次实验所用低玻粉含氧化铅，有毒。实验过程中应戴上口罩，并注意通风。
③将配好的浆料倒入一个大的注射器中，利用注射器将浆料均匀涂在阴极板的玻璃框（玻璃框厚度为2 毫米，主要目的是保证阴极板和阳极板的距离）上。再放上阳极板，四周都用夹子夹好，同时将排气管固定在打好的孔处。排气管与阳极板连接处四周也涂上浆料。
注意四周的夹子保证玻片软化后，两极板间高度即为玻璃框高度。另一个夹子则保证排气管不倒。
④安装完毕后，将其放入加温炉内，严格按照特定的升温曲线进行加热，缓慢升温，高温保温，缓慢降温。其主要是为了防止产生应力。
⑤封接好后，利用排气管将器件内部抽真空并封口。
五、 数据记录 确定电成型电压所测试数据 电压 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 1