单晶LaB6场发射阵列的电化学腐蚀工艺

 六硼化镧（LaB₆）场发射尖锥阵列的刻蚀工艺是制备LaB₆场发射阵列阴极的关键。在(111)面单晶LaB₆基片上,用等离子体增强化学气相沉积法制备氮化硅层做掩膜,光刻后采用电化学腐蚀方法对基片进行刻蚀,得到具有一定高度的LaB₆尖锥场发射阵列。讨论了单晶LaB₆的电化学腐蚀机理。改变各种电化学腐蚀参数,包括电解液成分、电解液浓度、阳极所加电压,用电子扫描显微镜观察样品形貌。结果发现H₃PO₄是刻蚀单晶LaB₆的理想电解液,它克服了过去电化学实验中经常遇到的尖锥各向异性问题。随着电解液浓度或阳极电压的增大,尖锥高度增加,但是基底表面变得更为粗糙。另一方面,阳极电压太小时,有横向刻蚀现象产生,不利于提高发射体的场增强因子。此外,在二极管结构中初步测试了LaB6尖锥场发射阵列的电流发射特性,在真空度2×10^-4 Pa、极间距离0.1 mm、阳极电压900 V下,发射电流达到13 mA。     

LaB6场发射尖锥的场发射特性研究

报道了六硼化镧（LaB6）场发射尖锥的场发射性能。采用电化学腐蚀方法制作了LaB6场发射尖锥,并在10-2～10-7 Pa 的宽真空度范围内对单尖LaB6场发射二极管的发射特性进行了测试。发现残余气体电离产生的离子轰击对LaB6场发射阴极尖锥表面起到了离子清洗作用,使LaB6场发射尖锥在低真空工作后发射电流大幅度提高。离子轰击是一种适用于LaB6场发射阴极的激活处理方法。     

LaB6场发射尖锥的场发射特性研究

报道了六硼化镧（LaB6）场发射尖锥的场发射性能。采用电化学腐蚀方法制作了LaB6场发射尖锥，并在10-2～10-7 Pa 的宽真空度范围内对单尖LaB6场发射二极管的发射特性进行了测试。发现残余气体电离产生的离子轰击对LaB6场发射阴极尖锥表面起到了离子清洗作用，使LaB6场发射尖锥在低真空工作后发射电流大幅度提高。离子轰击是一种适用于LaB6场发射阴极的激活处理方法。     

悬浮区域熔炼法制备LaB6单晶体与发射性能研究

采用区域熔炼法成功制备出了高质量,高纯度,大尺寸的LaB₆单晶体. 系统分析了制备过程中每个参数对LaB₆单晶生长的影响,确定了晶体生长最佳工艺为:样品转速为30 r/min,生长速度为8-10 mm/h. 分析了单晶LaB₆ (100) 晶面的热电子发射性能,结果表明,当阴极温度为1873 K时,最大热发射电流密度为44.36 A/cm²;利用 Richardson 直线法求出了绝对零度逸出功和有效逸出功分别为1.99和2.59 eV. 场发射测试结果表明,单晶LaB₆场发射单尖最大场发射电流密度达到4.9×10⁶ A/cm²,场发射因子为41500 cm^-1,表现出良好的场发射性能. 因此单晶LaB₆作为热阴极和冷阴极都具有很广阔的应用前景. 关键词： 区域熔炼法 6')" href="#">单晶LaB₆ 热发射性能 场发射性能     

LaB6场发射尖锥的场发射特性研究

 报道了六硼化镧（LaB₆）场发射尖锥的场发射性能。采用电化学腐蚀方法制作了LaB₆场发射尖锥，并在10^-2～10^-7 Pa 的宽真空度范围内对单尖LaB₆场发射二极管的发射特性进行了测试。发现残余气体电离产生的离子轰击对LaB₆场发射阴极尖锥表面起到了离子清洗作用，使LaB₆场发射尖锥在低真空工作后发射电流大幅度提高。离子轰击是一种适用于LaB₆场发射阴极的激活处理方法。     

LaB6场发射阵列牺牲层制备工艺

 分析了传统牺牲层材料铝在制备LaB6场发射阵列时存在的问题,利用溅射及热蒸发工艺依次制备铝膜和氧化锌膜,制备出了一种新型的牺牲层——ZnO-Al复合牺牲层,并对所制备的阵列进行了测试。实验结果表明：ZnO-Al复合牺牲层能够有效地解决电化学腐蚀的问题,所制备出的LaB₆场发射阵列尖锥保持了完好的形貌,其发射特性也达到了最初制备场发射阵列的要求,说明ZnO-Al复合牺牲层是作为LaB₆场发射阵列牺牲层的理想材料。     

LaB6场发射阵列牺牲层制备工艺

分析了传统牺牲层材料铝在制备LaB6场发射阵列时存在的问题,利用溅射及热蒸发工艺依次制备铝膜和氧化锌膜,制备出了一种新型的牺牲层——ZnO-Al复合牺牲层,并对所制备的阵列进行了测试。实验结果表明：ZnO-Al复合牺牲层能够有效地解决电化学腐蚀的问题,所制备出的LaB6场发射阵列尖锥保持了完好的形貌,其发射特性也达到了最初制备场发射阵列的要求,说明ZnO-Al复合牺牲层是作为LaB6场发射阵列牺牲层的理想材料。     

六硼化镧场发射阴极阵列的制作及特性

 采用氧等离子体氧化刻蚀工艺,制备出尖锐的六硼化镧（LaBLaB₆）微尖锥场发射阵列。在二极管结构中测试了LaB₆-FEAs的场发射性能,得到了真空度为5×10^-5 Pa 下的I-V曲线及相应的Fowler-Nordheim节点。结果表明,由于LaBLaB₆材料较低的逸出功,使得阴极的开启电压较小,开启场仅为7 V/μm。此外,将氧等离子体氧化刻蚀方法与氩氧等离子体刻蚀方法和电化学刻蚀方法进行了比较,表明氧等离子体氧化刻蚀方法是制备LaB₆场发射阴极阵列的一种理想工艺。     

六硼化镧场发射阴极阵列的制作及特性

采用氧等离子体氧化刻蚀工艺,制备出尖锐的六硼化镧（LaBLaB6）微尖锥场发射阵列。在二极管结构中测试了LaB6-FEAs的场发射性能,得到了真空度为5×10-5 Pa 下的I-V曲线及相应的Fowler-Nordheim节点。结果表明,由于LaBLaB6材料较低的逸出功,使得阴极的开启电压较小,开启场仅为7 V/μm。此外,将氧等离子体氧化刻蚀方法与氩氧等离子体刻蚀方法和电化学刻蚀方法进行了比较,表明氧等离子体氧化刻蚀方法是制备LaB6场发射阴极阵列的一种理想工艺。     

场发射栅孔阵列的制备

 采用硅的局部氧化技术以及湿法刻蚀技术,利用2.6 μm的光刻掩模板在n型硅片上形成了栅极孔径为1 μm的场发射阴极的栅极空腔阵列,实现了用大阵点尺寸的栅极掩模板制备较小尺寸栅孔阵列。硅的湿法刻蚀溶液采用各向同性的硝酸和氢氟酸混合溶液,刻蚀后空腔的深度和宽度均随刻蚀时间线性增加。同时,由于刻蚀溶液具有较高的Si/SiO₂ 刻蚀选择比,栅极孔径随刻蚀时间增大的速度远低于深度和宽度增大的速度,栅极孔径主要取决于掩模的尺寸和氧化层的厚度。通过选择掩模板的尺寸以及氧化层的厚度,采用局部氧化技术和湿法刻蚀技术能够制备出微米或亚微米的场发射阴极的栅极空腔阵列。     

六硼化镧薄膜场致发射的特性

阵列薄膜是在制备好的尖锥阵列上沉积其他材料的薄膜,以提高场发射阴极性能,它是一种有效的提高场发射阴极性能的方法。在n型硅片上先后采用氧化、光刻、干法刻蚀、氧化削尖等工艺,制备出曲率半径很小的硅尖锥场发射阵列,硅阵列中每个硅尖锥的底半径约2μm,锥高约1.04μm,每个硅尖之间间隔6μm,尖端的曲率半径约50nm,锥角约56°,尖锥阵列的密度约106/cm2。为了降低硅尖锥的功函数及提高抗离子轰击能力,通过电子束蒸发在硅尖阵列上沉积六硼化镧(LaB6)薄膜,薄膜的厚度大约50nm,锥尖曲率半径变为约111nm。X射线衍射(XRD)分析结果表明,电子束沉积在硅尖端的LaB6具有良好的结晶特性。硅尖锥及不同的真空度下阵列薄膜的场致发射I-V特性及电流发射稳定性的测试结果表明:沉积LaB6的薄膜阴极阵列的总发射电流达到125μA,是纯硅尖锥阵列125倍。并且硅阵列六硼化镧薄膜具有良好的场发射稳定性,是一种理想的薄膜场发射阵列。     

电化学方法制备Si阵列微孔的工艺研究

对用电化学方法制备Si大孔阵列管坑工艺进行了初步探索。 通过对Si在KOH溶液中各向异性湿法蚀刻和在HF酸溶液中的电化学蚀刻过程中各种参数的摸索, 确定在室温下制备大孔阵列的最佳配比浓度, 蚀刻出符合要求的管坑阵列, 为进一步制备结构化闪烁屏奠定了实验基础。 The 3 D structures in silicon are increasingly coming to use in many fields. For example, the high resolution X ray digital imaging detector can be made by coupling CCD and the scintillating screen which is made by the array trenches filled with CsI(Tl). In the present work, we explored the technology of etching micro array on the n type silicon with high resistance. By studying the relative parameters of anisotropic etching of KOH and electro chemical etching of HF, the optimized concentration of HF was determined and the micro pore array trenches with 200 μm in depth were realized. The results establish an experimental base for further fabrication of the scintillating screen.     

放电等离子固相烧结制备高密度LaB6阴极性能

采用放电等离子烧结（SPS）技术,以碳化硼还原法制备的LaB6粉末为原料,制备了高致密LaB6多晶块体阴极,并系统研究了烧结温度、压力对LaB6烧结样品的物相、结构和性能的影响。确定了SPS烧结LaB6的最佳工艺为：压力50 MPa,烧结温度1 650 ℃,保温时间10 min。实验结果表明：与其它LaB6多晶制备方法相比,SPS制备得到的LaB6烧结块体的力学及发射性能均有大幅提高,样品相对密度达到96.2％,维氏硬度达到1 720 kg/mm2,抗弯强度达到203.2 MPa。样品在1 520 ℃温度下发射电流密度达到17.41 A/cm2,功函数为2.40 eV。SPS制备法显著降低了LaB6的烧结温度,缩短了烧结时间。     

两步化学沉积法制备ZnO薄膜及其场发射特性

在低温常压条件下,以ITO玻璃为衬底,采用电化学法与湿化学法结合的两步化学沉积法制备了团簇状ZnO薄膜。利用XRD,SEM分析了薄膜结构和表面形貌,并采用二极管结构在高真空条件下对薄膜进行了场发射性能测试。稳定发射后,开启电场为3.0 V/μm。当电场为5.8 V/μm时,电流密度为583.3 μA/cm²。研究表明:两步化学沉积法低温制备ZnO薄膜是可行的,且该薄膜具有良好的场发射性能。     

Simulation of the Field Emission Arrays with Parallel Wedge Emitter, Gates and Co-Planar Lens

Using the particle-in-cell (PIC) simulation code MAGIC, the wedge emitter, parallel gate and anode with and without co-planar lens have been simulated. The electron beam streamlines and the X-V_x phase space have been evaluated, which show that the co-planar lens focuses the electron. Simulation results are presented for a single FEA's cell with the anode biased at 500V and spaced 100m from the cathode, which indicated that the electron beam width at anode is about 60.2m for without lens FEAs, after add the lens with –70V, the electron beam width will be decrease to 8.1m, meanwhile the maximum transverse velocity will decrease from ±1×10⁶m/s to ±1.46×10⁵m/s.