Массив полевого эмиттера - Field emitter array - Wikipedia

А массив эмиттеров поля (FEA) - это особая форма полевой источник электронов большой площади. FEA получают на кремниевой подложке литографическими методами, аналогичными тем, которые используются при изготовлении интегральных схем. Их структура состоит из очень большого количества отдельных одинаковых эмиттеров электронов с малым полем, обычно организованных в виде регулярной двумерной структуры. FEA следует отличать от источников большой площади «пленочного» или «матового», где тонкий пленкообразный слой материала наносится на подложку с использованием однородного процесса осаждения в надежде или ожидании того, что (в результате статистических неоднородностей процесса) этот фильм будет содержать достаточно большое количество отдельных эмиссионных участков.

Массивы шпиндта

Исходный массив эмиттеров поля был Массив шпиндта, в котором отдельные полевые эмиттеры представляют собой небольшие острые молибденовые конусы. Каждый из них нанесен внутри цилиндрической полости в оксидной пленке, а противоэлектрод нанесен на верхнюю часть пленки. Противоэлектрод (называемый «затвор») содержит отдельную круглую апертуру для каждого конического эмиттера. Устройство названо в честь Чарльз А. Шпиндт, который разработал эту технологию в SRI International, опубликовав первую статью, описывающую микроизготовление одиночного наконечника эмиттера на пластине в 1968 году.[1]Шпиндт, Шоулдерс и Хейник подали патент США [2] в 1970 году для вакуумного устройства, содержащего массив эмиттерных наконечников.

Каждый отдельный конус называется Кончик шпиндта. Поскольку наконечники Spindt имеют острые вершины, они могут создавать сильное локальное электрическое поле, используя относительно низкое напряжение затвора (менее 100 В). Используя методы литографического производства, отдельные эмиттеры могут быть упакованы очень близко друг к другу, что приводит к высокой средней (или «макроскопической») плотности тока до 2 × 107 Являюсь2[нужна цитата ]. Излучатели типа шпиндта имеют более высокую интенсивность излучения и более узкое угловое распределение, чем другие технологии FEA.[3]

массивы нано-шпиндтов

Матрицы Nano-Spindt представляют собой эволюцию традиционного излучателя типа Spindt. Каждый отдельный наконечник на несколько порядков меньше; в результате напряжения затвора могут быть ниже, так как расстояние от наконечника до затвора уменьшается. Кроме того, ток, извлекаемый из каждого отдельного наконечника, ниже, что должно привести к повышению надежности.[4]

Массивы углеродных нанотрубок (УНТ)

Альтернативная форма FEA изготавливается путем создания пустот в оксидной пленке (как в случае массива Spindt), а затем с использованием стандартных методов для выращивания одного или нескольких углеродные нанотрубки (CNT) в каждой пустоте.

Также возможно выращивание «отдельно стоящих» массивов УНТ.

Приложения

По сути, очень маленькие генераторы электронного пучка, МКЭ применялись во многих различных областях. FEAs использовались для создания дисплеев с плоским экраном (где они известны как автоэмиссионные дисплеи (или «наноэмиссионные дисплеи»). Они также могут использоваться в микроволновых генераторах и в радиосвязи, где они могут служить катодом в лампы бегущей волны (ЛБВ).

В последнее время возобновился интерес к использованию массивов полевых эффектов в качестве холодные катоды в Рентгеновские трубки. ВЭД предлагают ряд потенциальных преимуществ по сравнению с обычными термоэлектронные катоды, включая низкое энергопотребление, мгновенное переключение и независимость от тока и напряжения.

Рекомендации

  1. ^ Шпиндт, К. А. (1968). «Тонкопленочный катод с полевой эмиссией». Журнал прикладной физики. Издательство AIP. 39 (7): 3504–3505. Дои:10.1063/1.1656810. ISSN  0021-8979.
  2. ^ Патент США 3755704 выдан 28 августа 1973 г.
  3. ^ Spindt, C.A .; Brodie, I .; Humphrey, L .; Вестерберг, Э. Р. (1976). «Физические свойства тонкопленочных автоэмиссионных катодов с молибденовыми конусами». Журнал прикладной физики. Издательство AIP. 47 (12): 5248–5263. Дои:10.1063/1.322600. ISSN  0021-8979.
  4. ^ Скадуто, Дэвид А .; Любинский, Энтони Р .; Роулендс, Джон А .; Кенмоцу, Хиденори; Нисимото, Норихито; и другие. (2014-03-19). Исследование пространственного разрешения и временных характеристик SAPHIRE (сцинтилляторный лавинный фотопроводник со считыванием эмиттера высокого разрешения) со встроенной электростатической фокусировкой. 9033. ШПИОН. п. С-1. Дои:10.1117/12.2043187.

Смотрите также