铁电体阴极的实验研究

铁电体阴极是一种具有很大发展潜力的新型高亮度、高重复率、强流电子束源。电子发射的基本机制是利用铁电体中的快极化反转产生的极化值变化,其转换时间为纳秒量级,因此,重复率可达数百兆赫;最大电子发射密度为10~(14)/cm~2;发射电流的大小取决于样品上激励电压的上升时间;发射电子的最大能量决定于样品厚度,初步估算,在电流强度相同的情况下,铁电阴极的亮度可比激光照射的光阴极高4倍,与传统电子源相比,它具备许多特殊的优点,本文报导了E∥P和E⊥P两种实验模式,测得的最大发射电流密度分别为12A/cm~2和21A/cm~2。     

反铁电陶瓷的强电子发射特性研究

采用掺镧锆锡钛酸铅反铁电陶瓷作为阴极材料,研究了脉冲电压激励下陶瓷的电子发射特性.当激励电压为800V、抽取电压为0V时,得到1.27A/cm²的发射电流密度;当抽取电压增加到4kV时,获得1700A/cm²的发射电流密度.分析了发射电流随抽取电压的变化关系,讨论了反铁电陶瓷强电子发射的内在机理.结果表明：掺镧锆锡钛酸铅反铁电陶瓷能够在较低的激励电压(400V)下实现电子发射,发射电流远大于按照Child-Langmuir定律计算出的电流,三接点附近局域反铁电—铁电相变产生初始电子发射,初始电子电离中性粒子形成等离子体,增强了电子发射. 关键词： 铁电阴极 反铁电体 电子发射     

电子铁电体研究进展

电子铁电性是基于关联体系电荷有序态的一种新的物理现象。近期研究发现,这种新型铁电体通常表现出丰富的磁电性质和耦合效应,在发展可控性多功能微电子器件方面具有广阔的应用前景。本文重点介绍了电子型铁电体代表材料LuFe2O4的实验和理论研究进展,着重探讨了电荷序相变,极化机理,介电,铁电,磁电耦合等重要物理性能。随后,简要介绍了其它体系在相关问题研究中的进展情况,包括：钙钛矿体系Pr(Ca)MnO3,Fe3O4和有机材料(TMTTF)2X等。     

低气压条件下的铁电体离子发射特性研究

以低气压条件下的铁电体离子发射特性为研究对象,通过结合高速相机、光谱的光学诊断和二维网格质点法耦合蒙特卡洛碰撞模型(PIC-MCC)的仿真模拟获得了锆钛酸铅(PZT)铁电体离子发射的主要成分、表面放电的发光及等离子体演化过程、离子的产生及离子电流形成机制,为进一步研究铁电体离子源奠定了基础。     

铁电体阴极的发射性能

研究了不同铁电体阴极样品的发射行为表明在同样激励条件下，不同材料的铁电样品发射电流密度有显著差别，在集电极接地情况下，ＰＬＺＴ２／９５／５陶瓷测得的最大发射电流密度为３５Ａ／ｃｍ＿２，透明的ＬｉＮｂＯ＿３单晶为３８Ａ／ｃｍ＿２。样品的击穿阈值是极化难以达到完全翻转的主要障碍。分析了阴极表面金属栅的存在对铁电体发射的不利影响，“Ｅ⊥Ｐ”激励模式是克服这些困难的一个新途径。对两种最近试制的材料作了发射试验，观测到的最大发射电流密度超过了１００Ａ／ｃｍ￣２，估算该发射束的归一化均方根发射度为１０￣（－６）ｍ·ｒａｄ和归一化峰值亮度为１０￣（１２）Ａ／ｍ￣２·ｒａｄ￣２量级。     

铁电体电特性测量实验

利用电滞回线发生器,通过信号测量电路及计算机接口技术,描绘电滞回线,计算出待测铁电体(压电陶瓷片)的电特性参量.     

表面传导电子发射显示器件电场分布的理论研究

利用电磁理论对表面传导电子发射显示器件的单个子像素在笛卡尔坐标系内建立合理的电学物理模型，对内部电场强度和电势进行了深入研究，推导出了模型不同部分的面电荷密度、电场强度和电势的表达式.为了形象地表征其电学特性，利用MATLAB 6.5对电场强度和电势的分布情况进行了模拟，从理论上对模拟曲面给出了合理的解释，分析了子像素内部电子的发射机理和电学行为，并与电子多重散射模型和惯性离心模型进行了对比，解释了SED阳极电流形成的重要原因.在误差允许的范围内，本模型有关电场强度分布的结论与惯性离心模型一致. 关键词： 表面传导电子发射显示 遂穿效应 面电荷密度 电场强度     

界面电子的发射

界面电子的发射￥中国科学院化学研究所＠邱文丰＠刘云圻界面电子的发射金属表面发生的化学反应在很大程度上取决于金属与表面上吸附的原子或分子间的电子的交换，因此研究表面上的电子的行为就很重要．加州伯克利大学的Ｃ．Ｂ．Ｈａｒｒｉｓ等人设计了新的实验方法，应用激光光...     

碳化硅纳米线的电子发射特性

以聚碳硅烷为原料,通过1 200 ℃高温裂解工艺制备了碳化硅纳米线,并采用碳化硅纳米线作为高功率微波源用阴极材料,进行了电子发射实验。结果表明：与天鹅绒阴极材料相比,碳化硅纳米线具有更高的电子发射电流密度,在115 kV外加激励脉冲高压下,电子发射密度为23.7 kA/cm2,而天鹅绒材料为14.0 kA/cm2,并具有更好的电子发射品质及更长的使用寿命。因此碳化硅纳米线作为高功率微波源用阴极,具有很好的应用潜力。     

预脉冲激光对线状等离子体X射线发射特性的影响

报道了能量比为１：１０、间隔为２００ｐｓ、脉冲宽度为１２０ｐｓ的双脉冲激光驱动线状等离子体的Ｘ射线发射特性。通过与单脉冲驱动情况比较，获得了预脉冲作用下，等离子体轴向辐射增强的空间分布特性。并针对若干重要的辐射跃迁的增强情况，讨论了它们各自的物理原因。     

微波射频场在微波管中产生爆炸电子发射特性初步分析

对微波射频场在微波管内引起的场致发射和爆炸电子发射及等离子体的产生进行了分析,推导了等离子体产生强度与微波振幅、材料的电阻率、热传导系数、质量密度和比热容之间的关系,得到了晶须温度分布的表达式,通过数值解析的方式总结出在远大于微波周期的时间尺度上晶须温度提高随时间线性上升。在模型所述材料特性下,温度的上升率达到了3.22×1010 ℃/s,在100 ns量级就可以使晶须发生气化形成等离子体。     

飞秒激光辐照铝靶产生快电子发射的实验和模拟研究

采用实验和数值模拟研究了飞秒激光辐照铝靶产生的快电子发射。实验中,在主脉冲前加上一个预脉冲产生预等离子体,然后主脉冲与预等离子体作用产生快电子。在激光反射方向附近,实验测量的快电子束发射与数值模拟的结果高度地一致;在靶背面,发射的快电子的数目小于数值模拟的结果,原因在于快电子在靶内输运受到电荷分离场和碰撞的影响;在数值模拟中未出现的,沿靶表面发射的快电子束,是由表面准静态电磁场的禁闭效应产生。     

飞秒激光辐照铝靶产生快电子发射的实验和模拟研究

采用实验和数值模拟研究了飞秒激光辐照铝靶产生的快电子发射.实验中,在主脉冲前加上一个预脉冲产生预等离子体,然后主脉冲与预等离子体作用产生快电子.在激光反射方向附近,实验测量的快电子束发射与数值模拟的结果高度地一致;在靶背面,发射的快电子的数目小于数值模拟的结果,原因在于快电子在靶内输运受到电荷分离场和碰撞的影响;在数值模拟中未出现的,沿靶表面发射的快电子束,是由表面准静态电磁场的禁闭效应产生.     

爆炸电子发射边界的粒子模拟实现

 介绍了自行研制的全电磁柱坐标粒子模拟程序的电流分配方法和金属爆炸电子发射边界的模拟实现，该电流分配方法满足电荷电流连续性方程，避免了繁琐的泊松修正，适用于复杂边界物理问题的模拟研究。基于此电流分配方法的基础上，给出了建立在高斯定理基础上的简单且易于程序实现的阴极发射边界算法。利用该程序对平面二极管电子发射现象的模拟结果证明了算法的正确性。     

固体绝缘子的真空沿面闪络研究

针对在高压设备中因沿面闪络现象而发生绝缘失效的问题,对沿面闪络现象中的基础特性测量手段、影响因素及其发生机制等关键问题进行了归纳总结,介绍了目前关于沿面闪络观测手段及其影响因素研究的主要进展,并对沿面闪络过程的具体机制以及表面电荷在沿面闪络过程中扮演的作用进行讨论。其中,外在因素、电极-介质界面层因素以及真空-介质表面层因素等三大类因素在影响沿面闪络的同时也对表面电荷积聚消散造成影响,其具体机制各不相同。在沿面闪络的主流机制中,SEEA理论较完整地阐述了沿面闪络的起始过程,ETPR理论则对沿面闪络的发展过程有着更好的解释。此外,表面电荷为沿面闪络发生提供了必要电荷,其积累与消散行为对沿面闪络发展起着决定性作用。开发能够实现低二次电子发射系数与高表面电导的绝缘材料及表面改性技术将是该领域未来重点研究方向。     

场致发射的温度效应对微波管爆炸电子发射的影响

为研究场致发射的温度效应对微波管中爆炸电子发射过程的影响,在对比分析低温条件下的场致发射电流密度Fowler-Nordheim（FN）和一般的电子发射电流密度积分公式的基础上,利用细长圆柱形微凸起模型,重点考虑焦耳加热和热传导两个因素,编程计算得到了微凸起内部的温度分布和不同位置处温度随时间的变化。结果表明:场致发射的温度效应是一个重要影响因素,考虑温度对场致发射的影响后,微凸起内部各点的温度随时间呈非线性增长,且增长速率越来越大;在微波电场强度较弱时,若不考虑场致发射的温度效应而直接用FN公式表示的电流密度代入计算,会使爆炸发射延迟时间变短;当微波电场很强时,温度效应对爆炸发射延迟时间的影响则较小。     

场致发射的温度效应对微波管爆炸电子发射的影响

为研究场致发射的温度效应对微波管中爆炸电子发射过程的影响,在对比分析低温条件下的场致发射电流密度Fowler-Nordheim（FN）和一般的电子发射电流密度积分公式的基础上,利用细长圆柱形微凸起模型,重点考虑焦耳加热和热传导两个因素,编程计算得到了微凸起内部的温度分布和不同位置处温度随时间的变化。结果表明:场致发射的温度效应是一个重要影响因素,考虑温度对场致发射的影响后,微凸起内部各点的温度随时间呈非线性增长,且增长速率越来越大;在微波电场强度较弱时,若不考虑场致发射的温度效应而直接用FN公式表示的电流密度代入计算,会使爆炸发射延迟时间变短;当微波电场很强时,温度效应对爆炸发射延迟时间的影响则较小。     

掺镧锆锡钛酸铅陶瓷极化强度变化量对电子发射电流强度的影响

铁电阴极因其优异的电子发射性能在高功率微波管的电子束源、平板显示技术以及宇航推进器等领域 有着广阔应用前景而日益受到人们的重视.大量研究表明,铁电阴极电子发射性能受阴极材料性能的影响. 在激励电场作用下,铁电阴极材料会产生表面非屏蔽电荷而引起极化强度的变化, 这表明铁电阴极电子发射性能可能与阴极材料的极化强度变化量存在着某种关系. 为研究阴极材料极化强度变化量对铁电阴极电子发射性能的影响,以掺镧锆锡钛酸铅铁电和反铁电陶瓷样品 作为阴极材料,通过正半周电滞回线测试得到阴极材料在不同电场强度下的极化强度变化量, 测量得到电子发射电流强度随激励电场的变化曲线,并分析了电子发射电流强度与极化强度变化量的关系. 结果表明,两种样品电子发射电流强度与极化强度变化量正相关.     

颗粒膜厚度对表面传导电子发射的影响

制备了不同厚度下的C-Ti颗粒膜用作表面传导电子发射的阴极发射薄膜,研究了不同颗粒膜厚度对电子发射特性的影响。将所制备阴极器件加载不同电压幅值下的等幅三角波,对器件进行电形成,结果表明:颗粒膜厚度为69 nm的器件开启电压为32 V,在33 V时具有最大发射效率;颗粒膜厚度为855 nm的器件开启电压为15 V, 在23 V时发射效率最高;颗粒膜厚度为69 nm的器件所形成的电压范围和电子发射效率都明显高于颗粒膜厚度为855 nm的器件。     

颗粒膜厚度对表面传导电子发射的影响

制备了不同厚度下的C-Ti颗粒膜用作表面传导电子发射的阴极发射薄膜,研究了不同颗粒膜厚度对电子发射特性的影响。将所制备阴极器件加载不同电压幅值下的等幅三角波,对器件进行电形成,结果表明:颗粒膜厚度为69 nm的器件开启电压为32 V,在33 V时具有最大发射效率;颗粒膜厚度为855 nm的器件开启电压为15 V, 在23 V时发射效率最高;颗粒膜厚度为69 nm的器件所形成的电压范围和电子发射效率都明显高于颗粒膜厚度为855 nm的器件。