第一性原理研究PDP放电单元MgO保护层各种空缺对二次电子发射系数的影响

2010-01-19 李巧芬 东南大学电子科学与工程学院

  基于密度泛函理论的第一原理赝势法,研究了PDP放电单元中MgO保护层在形成氧空缺后的电子结构的变化。通过对能带结构和态密度分布的计算,可以看到MgO形成氧空缺后在禁带中引入了能级。本文计算了完整MgO以及含F、F+ 、F2+空缺的MgO晶体,得到不同能带结构和态密度分布,同时计算了相应的二次电子发射系数。结果表明空缺的形成,可有效提高二次电子发射系数,其中形成F 空缺的MgO晶体的二次电子发射系数最大。

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三电极结构PDP示意图

图1  三工业结构的PDP图示图   都知道,在PDP中增进MgO爱护层的二级网上放射因子是降底失火额定电压电流和长期保持额定电压电流,增进充放利用率的一更有效手段。论述体现了,顺利通过对爱护层参杂,型成缺口等技巧,可增进爱护层的二级放射因子。迄今结束结束,就已经有一个些关与MgO 体的系统论论述 。但关于MgO尖晶石中的缺口对二级网上放射因子的影向,仅是在更为相近系统论关系式抵达实行方便具体分析,仍需进的一步的深入群众论述。   这篇文章首要应用一、性远离分享MgO结结多晶体中养成短缺后对MgO微手机无线格局的的后果,换算了根据的可带格局的和态体积密度分布区。还有地基上应用体系结构Hagstrum实际的相似度高关系式求根了发生的不同短缺情况下下,PDP自放电單元中MgO的二级微手机无线使用标准值γ值。换算报告单证实,当MgO结结多晶体中养成短缺后,在结结多晶体禁带中会养成短缺能级。由可带实际的分享就可以遇到,禁带中的短缺能级对PDP中MgO的二级微手机无线使用拥有相对较大后果。

1、计算模型

  本文的计算均采用美国Accelrys公司Material Studio软件中CASTEP模块。CASTEP模块是基于密度泛函的量子力学程序。它利用平面波赝势方法,交换和纠正势能,有局域密度近似(LDA) 和广义梯
度近似(GGA) 两种近似,这两种计算方法是目前计算电子结构比较精确的方法。

  首先用局域密度近似法对MgO晶体模块进行几何优化,为了提高计算速度,对不同元素均采用超软赝势,动能截止能量设为500eV 以得到较为精确的结果,倒空间K点取值为6×6×6 ;SCF 误差为1.0 ×10 -6 eV·atom-1 。然后,对优化后的理论模型进行单电子能量计算,并对电子能量计算的结果进行能带结构(Band structure)、态密度(DOS)和局域态密度(PDOS)分析。

  MgO 为NaCl 型晶体,建立的晶胞含有14个Mg和13个O原子,其晶胞参数a 为4.217A。色心是指晶体中存在的能对特定波长的光产生吸收的点空缺,而F 色心是俘获了电子的负离子空位。MgO晶体缺失氧原子,形成氧空缺,其中氧空缺俘获2个电子为F 色心,俘获一个电子则为F+ 色心,没有俘获电子就是F 2 + 色心。建模时,F、F+ 和F 2+ 色心是直接移去MgO 晶体体心的一个中性氧原子,分别使整个晶胞不带电、带正一价电荷和带正二价电荷。色心一般可以通过热化学还原(Thermochemical Reduction)  、高能粒子辐射等方法有效地引入MgO 晶体,通过控制形成氧空缺的实验条件来控制形成缺陷的浓度和种类 。

  详细完整的MgO 硫化锌类别如图已知2 提示,此为基础框架上,可建立起兼有几种缺编的MgO 硫化锌设备构造类别。

MgO 晶体模型(深黑色:氧原子,浅灰色:镁原子)

图2  MgO 氯化钠晶体模型工具(深棕色:氧电子层核,浅暗色:镁电子层核)   包括但不限于内文,经典短文第二名一章的的部分资源省略,详实经典短文请email至小说家讨要。

3、结论

  本文利用第一原理的方法来计算了完整MgO以及含F、F+ 、F 2+ 空缺的MgO 晶体的电子结构的变化情况,通过对能带结构和态密度分布的计算,可以看到MgO 形成氧空缺后在禁带中引入了能级。在PDP 中,二次电子发射现象往往是在俄歇过程中产生的,其中主要的过程是俄歇中和和俄歇去激。基于能带结构的计算结果,利用Hagstrum 理论模型,本文分别计算了存在不同空缺情况下,PDP 放电单元中,俄歇中和和俄歇去激过程MgO 的二次电子发射系数γN 、γD 。结果表明MgO 晶体中形成空缺后,改变了原有晶体的电子结构,在禁带中形成空缺能级,更容易激发二次电子。其中形成F 空缺后,二次电子发射系数提高最大,其次是F+ 和F 2+ 空缺。二次电子发射系数的提高,可有效降低PDP 的着火电压和维持电压,提高放电效率。