이온빔 스퍼터링으로 제작된 다이아몬드성 카본 필름의  전계 방출 특성

 이온빔 스퍼터링 방법으로 n-type Si 기판에 코팅된 수소를 함유하지 않은 다이아몬드성 카본 필름의 전계 방출 특성을 조사하였다. 필름의 구조나 두께에 관계없이 전계 방출 전류는 양극과 시편의 표면사이에서 발생하는 electrical breakdown에 의해 현저히 증가하였으며, 이때의 effective work function은 약 0.1 eV의 작은 값을 가지고 있었다. 텅스텐 tip을 이용하여 breakdown에 의해 발생한 시편 표면의 손상부위 근처를 scanning 하면서 전계 방출 전류를 측정하여 전계 방출이 일어나는 정확한 위치를 확인하였다. 전계 방출은 breakdown에 의해 발생한 표면 손상부위의 모든 곳에서 균일하게 일어나는 것이 아니라 특정 부위에서 집중적으로 관찰되었다. Auger electron spectroscopy와 SEM을 이용한 분석을 통해 손상 부위 중 Si과 C의 화합물이 형성된 곳에서만 전계방출이 일어나고 있음을 알 수 있었으며, 손상부위의 형상변화는 전계방출의 충분조건이 아니었다. 본 연구의 결과는 breakdown에 의한 전계 방출 전류의 증가는 시편 표면의 형상변화에 의한 전계증진의 효과보다는 표면에서 발생하는 화학적 결합의 변화에 기인하고 있음을 보여준다.