Массив полевых эмиттеров

Матрица полевых эмиттеров (FEA) представляет собой особую форму источника полевых электронов большой площади . ФЭА изготавливаются на кремниевой подложке с помощью литографических методов, аналогичных тем, которые используются при изготовлении интегральных схем. Их структура состоит из множества отдельных одинаковых эмиттеров электронов малого поля, обычно организованных в регулярную двумерную структуру. FEA следует отличать от источников большой площади типа «пленка» или «мат», в которых тонкий пленкообразный слой материала наносится на подложку с использованием равномерного процесса осаждения в надежде или ожидании, что (в результате статистических неравномерностей в процессе) эта пленка будет содержать достаточно большое количество отдельных эмиссионных участков.

Массивы Шпиндта

Исходной решеткой полевых эмиттеров была матрица Спиндта , в которой отдельные полевые эмиттеры представляют собой небольшие острые молибденовые конусы. Каждый из них расположен внутри цилиндрической полости в оксидной пленке, а противоэлектрод нанесен на верхнюю часть пленки. Противоэлектрод (называемый «затвором») содержит отдельную круглую апертуру для каждого конического эмиттера. Устройство названо в честь Чарльза А. Спиндта , который разработал эту технологию в SRI International , опубликовав первую статью, описывающую наконечник с одним эмиттером, микроизготовленный на пластине, в 1968 году. ^[3] Шпиндт, Шоулдерс и Хейник подали патент США. ^[4] в 1970 году для вакуумного устройства, состоящего из набора наконечников эмиттера.

Каждый отдельный конус называется наконечником Шпиндта . Поскольку наконечники Шпиндта имеют острые вершины, они могут генерировать сильное локальное электрическое поле при относительно низком напряжении на затворе (менее 100 В). Используя методы литографического производства, отдельные эмиттеры можно упаковать очень близко друг к другу, что приводит к высокой средней (или «макроскопической») плотности тока до 2 × 10. ⁷ Являюсь ² ^{[ нужна ссылка ]}. Излучатели типа Шпиндта имеют более высокую интенсивность излучения и более узкое угловое распределение, чем другие технологии FEA. ^[5]

нано-Массивы Шпиндта

Массивы Nano-Spindt представляют собой эволюцию традиционного излучателя типа Spindt. Каждый отдельный кончик на несколько порядков меньше; в результате напряжения на затворе могут быть ниже, поскольку расстояние от кончика до затвора уменьшается. Кроме того, ток, извлекаемый из каждого отдельного наконечника, ниже, что должно привести к повышению надежности. ^[6]

Массивы углеродных нанотрубок (УНТ)

Альтернативная форма FEA изготавливается путем создания пустот в оксидной пленке (как в случае с матрицей Спиндта), а затем с использованием стандартных методов выращивания одной или нескольких углеродных нанотрубок (УНТ) в каждой пустоте.

Также возможно выращивать «автономные» массивы УНТ.

Приложения

По сути, очень маленькие генераторы электронного пучка, FEA, применяются во многих различных областях. FEA использовались для создания плоских дисплеев (где они известны как автоэмиссионные дисплеи (или «наноэмиссионные дисплеи»). Их также можно использовать в микроволновых генераторах и в радиочастотной связи, где они могут служить катодом в лампы бегущей волны (ЛБВ).

В последнее время возобновился интерес к использованию полевых матриц в качестве холодных катодов в рентгеновских трубках . FEAs предлагают ряд потенциальных преимуществ перед обычными термоэмиссионными катодами , включая низкое энергопотребление, мгновенное переключение и независимость от тока и напряжения.

Ссылки

^ Свенсон (5 марта 2013 г.). «Новый игрок в области технологии электронных полевых эмиттеров способствует улучшению изображений и связи» . НИСТ . Проверено 21 августа 2021 г.
^ «Полевой эмиттер из карбида кремния» . НИСТ . Проверено 21 августа 2021 г.
^ Шпиндт, Калифорния (1968). «Тонкопленочный автоэмиссионный катод». Журнал прикладной физики . 39 (7). Издательство AIP: 3504–3505. дои : 10.1063/1.1656810 . ISSN 0021-8979 .
↑ Патент США № 3755704 выдан 28 августа 1973 г.
^ Шпиндт, Калифорния; Броди, И.; Хамфри, Л.; Вестерберг, ER (1976). «Физические свойства тонкопленочных автоэмиссионных катодов с молибденовыми конусами». Журнал прикладной физики . 47 (12). Издательство AIP: 5248–5263. дои : 10.1063/1.322600 . ISSN 0021-8979 .
^ Скадуто, Дэвид А.; Любинский, Энтони Р.; Роулендс, Джон А.; Кенмоцу, Хиденори; Нисимото, Норихито; и др. (19 марта 2014 г.). Исследование пространственного разрешения и временных характеристик SAPHIRE (сцинтилляционного лавинного фотопроводника с высоким разрешением считывания данных с эмиттера) со встроенной электростатической фокусировкой . Том. 9033. ШПИОН. п. С-1. дои : 10.1117/12.2043187 .

См. также

[1] Свенсон (5 марта 2013 г.). «Новый игрок в области технологии электронных полевых эмиттеров способствует улучшению изображений и связи» . НИСТ . Проверено 21 августа 2021 г.

[2] «Полевой эмиттер из карбида кремния» . НИСТ . Проверено 21 августа 2021 г.

[SpindtArticle-3] Шпиндт, Калифорния (1968). «Тонкопленочный автоэмиссионный катод». Журнал прикладной физики . 39 (7). Издательство AIP: 3504–3505. дои : 10.1063/1.1656810 . ISSN 0021-8979 .

[SpindtPatent-4] Патент США № 3755704 выдан 28 августа 1973 г.

[5] Шпиндт, Калифорния; Броди, И.; Хамфри, Л.; Вестерберг, ER (1976). «Физические свойства тонкопленочных автоэмиссионных катодов с молибденовыми конусами». Журнал прикладной физики . 47 (12). Издательство AIP: 5248–5263. дои : 10.1063/1.322600 . ISSN 0021-8979 .

[6] Скадуто, Дэвид А.; Любинский, Энтони Р.; Роулендс, Джон А.; Кенмоцу, Хиденори; Нисимото, Норихито; и др. (19 марта 2014 г.). Исследование пространственного разрешения и временных характеристик SAPHIRE (сцинтилляционного лавинного фотопроводника с высоким разрешением считывания данных с эмиттера) со встроенной электростатической фокусировкой . Том. 9033. ШПИОН. п. С-1. дои : 10.1117/12.2043187 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]