离子束辅助沉积碳膜抑制栅电子发射研究

本文利用离子束辅助沉积方法在钼栅极的表面镀上一层碳膜 ,采用模拟二极管的方法测量阴极活性物质Ba、BaO蒸发沉积在镀碳钼栅与纯钼栅表面后的电子发射性能 .测量结果表明 ,镀碳钼栅的电子发射量显著减少 .依据XPS、电子探针对钼栅极表面阴极发射物的分析结果 ,初步探讨了离子束辅助沉积碳膜抑制栅电子发射的机制     

离子束辅助沉积碳膜抑制栅电子发射的研究

本文利用离子束辅助沉积方法在钼栅极的表面镀上一层碳膜，采用模拟二极管的方法测量阴极活性物质Ba、BaO蒸发沉积在镀碳钼栅与纯钼栅表面后的电子发射性能。测量结果表明，镀碳钼栅的电微量显著减少，依据XPS、电子探针对钼栅极表面阴极发射物的分析结果，初步探讨了离子束辅助沉积碳膜抑制栅电子发射的机制。     

微波管栅发射问题的研究

利用离子束辅助沉积技术在 Mo栅极上镀上并注入一层 Hf膜,对镀后的样品进行了形貌、结构、成份、膜厚及 Mo、Hf界面分析。将样品进行电子管模拟栅发射试验,栅极温度为 650℃,试验 1000h以上基本无栅发射电流,可以提高栅控管的可靠性和寿命。实验结果表明,阴极中的活性物质Ba蒸发到镀Hf的 Mo栅极表面,Ba,Hf和O2能形成化合物,从而有效抑制栅极发射电流。     

复铼膜阴极的发射和表面特性

本文报道了复铼膜扩散阴极的发射和表面特性的研究结果,并与S-型阴极进行了比较。实验结果表明:S-型阴极复铼膜后,其热电子发射明显提高,且分布均匀。月极表面上主要元素的俄歇像显示Ba在复铼膜阴极表面上的分布要比在S-型阴极表面上均匀得多,Ba的低能Auger谱和XPS的研究表明:与S-型阴极相比Ba在复铼膜阴极表面上呈现更强的金属特性。这可能是S-型阴极复铼膜后发射增大的主要原因。     

脉冲激光沉积技术制备的钪型阴极的发射性能

为提高阴极的发射性能以满足新型器件的需求,该文利用脉冲激光沉积技术制备了一种覆W+BaO- Sc2O3-SrO薄膜的浸渍扩散阴极。实验测得了该阴极在不同温度下的伏安特性曲线,并探讨了发射机制。结果表明,在1100C工作温度下,该阴极的零场发射电流密度达到305.5 A/cm2;阴极表面形成的Ba-Sc-Sr-O活性层是阴极获得高发射性能的主要原因。文章还利用半导体模型解释了该阴极的非正常肖特基效应。     

Cu金属化系统双扩散阻挡层的研究

采用二次离子质谱仪(SIMS)测试了SiON和Ta双层扩散阻挡层及Ta扩散阻挡层的阻挡性能;采用X射线衍射仪(XRD)测量了沉积态有Ta阻挡层和无阻挡层Cu膜的晶体学取向结构;利用电子薄膜应力测试仪测量了具有双层阻挡层Cu膜的应力分布状况。测试结果表明,双阻挡层中Ta黏附层有效地将Cu附着于Si基片上,并对Cu具有一定的阻挡效果,而SiON层则有效地阻止了Cu向SiO2中的扩散。与Ta阻挡层相比,双阻挡层具有较好阻挡性能。有Ta阻挡层的Cu膜的{111}织构明显强于无阻挡层的Cu膜。离子注氮后,薄膜样品应力平均值为206MPa;而电镀Cu膜后,样品应力平均值为-661.7MPa。     

Cu金属化系统双扩散阻挡层的研究

采用二次离子质谱仪（SIMSl测试了SiON和Ta双层扩散阻挡层及Ta扩散阻挡层的阻挡性能;采用X射线衍射仪（XRD）测量了沉积态有Ta阻挡层和无阻挡层Cu膜的晶体学取向结构;利用电子薄膜应力测试仪测量了具有双层阻挡层Cu膜的应力分布状况。测试结果表明,双阻挡层中Ta黏附层有效地将Cu附着于Si基片上,并对Cu具有一定的阻挡效果,而SiON层则有效地阻止了Cu向SiO2中的扩散。与Ta阻挡层相比,双阻挡层具有较好阻挡性能。有Ta阻挡层的Cu膜的（111）织构明显强于无阻挡层的Cu膜。离子注氮后,薄膜样品应力平均值为206MPa;而电镀Cu膜后,样品应力平均值为-661．7MPa。     

锗膜沉积工艺的实验研究

实验研究发现,采用离子束辅助沉积技术能改进膜层的性能,消除或减小膜层的应力.由实验得到:为保证锗膜具有较好的光学性能和机械性能,基底温度须加热至约150℃;对锗膜比较适合的离子束能量约为150eV;束流密度约为50μA/cm~2.     

两种高逸出功复合膜材料的AES研究

一、引言:现代大功率微波管已普遍采用无截获栅控电子枪。由于阴影栅一般采取紧贴阴极面的结构,而控制栅与阴极的距离又很近,阴极工作时活性物质极易蒸发和迁移到栅极表面使栅发射,栅截获大量增加,严重影响管子的正常工作。为了解决这一问题,我们利用磁控溅射技术,在栅极上溅射上一层或多层高逸出功材料,用以抑制栅发射。本文介绍了在 Mo 栅极上涂敷 Ta—zr、Fe—Zr 两种     

复合发光碳膜

分析研究复合碳膜的制备及场发射效果。在陶瓷衬底上磁控溅射一层金属钛,对金属钛层进行仔细研磨,放入微波等离子体化学气相沉积腔中,在镀钛陶瓷衬底上制备出碳膜。利用扫描电镜、x射线衍射、拉曼光谱分析复合碳膜的微观结构和微观表面形态,表明此碳膜是含有碳纳米管、非晶碳和球状微米金刚石颗粒的复合碳膜。用二极管型结构测试了复合碳膜的场致发射电子的性能。首次发光的电场为0.75V/μm,稳定发光2.56V/μm的电场下,复合碳膜阴极发射电流密度为7.25mA/cm2。并对其复合碳膜制备成因及发射机理进行了研究。     

一种具有抗静电反红外诱导滤光片的设计与制备

对一种具有抗静电反红外且在可见及近红外高透过的滤光片进行了研究。采用诱导滤光片的设计理论讨论了膜层厚度及薄膜常数对滤光片透射率及反射区的影响规律,采用离子束辅助沉积方式和磁控溅射的方式对设计膜系进行了制备工艺研究,重点讨论了不同工艺条件下金属层的薄膜常数的变化规律及其对滤光片性能的影响。最终设计的滤光片在750~850 nm谱段具有高达90%以上的透过率、2 500 nm以后谱段反射率高达90%,表面电阻小于300 ,该滤光片具有很好的抗静电及反红外性能。     

钽掺杂对二氧化钒多晶薄膜相变特性的影响

将Ta_2O_5与V_2O_5均匀混合,压制成溅射靶,用离子束增强沉积方法在二氧化硅衬底上沉积掺Ta氧化钒薄膜.在氮气中适当退火,形成掺杂二氧化钒多晶薄膜.X射线衍射结果显示,薄膜具有单一的(002)取向.XPS测试表明,膜中V为+4价,Ta以替位方式存在.温度-电阻率测试表明,薄膜具有明显的相变行为,原子比为3%的Ta掺杂后,二氧化钒多晶薄膜相变温度降低到约48℃.Ta原子的半径大于V原子的半径,Ta的掺入在薄膜中引入了张应力;5价Ta 替代4价V,在d轨道中引入多余电子,产生施主能级,这些是掺钽二氧化钒多晶薄膜相变温度降低的原因.     

铁电冷阴极材料电子发射实验研究

铁电冷阴极材料是一种在脉冲电压激励下从铁电表面获得很强的脉冲电子发射的新型功能材料。如何提高该材料的发射电流密度、束发射度和束亮度,是其研究的一个热点。本实验采用硅橡胶,清漆作为底电极表面及栅电极边缘的绝缘保护层,避免了表面放电现象,使得激励场强增大,从而极大地提高了铁电冷阴极材料的发射电流密度,最高达187 A/cm2,从归一化均方根发射度εn(m·rad)和归一化峰值亮度βn(A/m2·rad2)理论计算值来看,也大大改善了材料的束发射度和束亮度。     

冷冻干燥法制取扩散阴极含钪活性物质

借助液相合成法中的冷冻干燥法,制备出了高发射扩散阴极所需的含钪多元金属氧化物活性物质,其中Ba与Sc的原子比接近2∶1。应用该活性物质的浸渍阴极,取得了超过500 A/cm;的二极管脉冲发射电流密度和218.5 A/cm;的电子枪脉冲发射电流密度。在二极管直流测试条件(950°C,10 A/cm;)下,阴极的寿命测试进行了10500 h后仍未出现发射电流下降的现象;而在电子枪中的大工作比(5%)脉冲测试条件下,阴极在工作了2010 h后仍维持了超过50 A/cm;的较大发射电流密度。冷冻干燥法有效解决了传统固相合成方法在机械式破碎、研磨和混合等工序中存在的原料混合不可控、成分分布不均匀等问题,能够缩短工艺流程、节约工艺设备,有着良好的生产推广价值。     

二步聚合工艺在固体钽电容器生产中的应用

采用二步聚合工艺,在固体钽电解电容器阳极体上被覆具有高电导率、热稳定性好的导电聚合物PEDT(聚3,4-乙烯二氧噻吩)取代了MnO2阴极层,研究了工艺参数对电容器性能的影响。结果显示:电容器的tanδ和Res随聚合温度增加而增加;低含量的氧化剂(质量分数20%)有较好容量引出效果,高含量的氧化剂(对甲基苯磺酸铁正丁醇溶液)(40%)可以有效增加电容器外层聚合物的沉积。     

覆膜浸渍扩散阴极表面微区电子发射像研究

覆膜对浸渍扩散热阴极表面电子发射的影响一直是热阴极研究领域的重点课题。该文采用最新研制的深紫外激光光发射电子显微镜/热发射电子显微镜(DUV-PEEM/TEEM),对一半覆膜、另一半未覆膜的浸渍扩散阴极试样作了1150 ℃×2 h激活,并对其表面微区的热电子发射像及其随温度的变化作了比较。结果发现,两种阴极的热电子发射均主要位于孔隙及其邻近颗粒边缘;随温度升高,未覆膜阴极发射主要集中于孔隙内及周边有限区域内,发射面积增量较小,覆膜则使阴极有效发射区域得以由孔隙及其边缘向距孔隙更远的区域延伸,发射面积大幅增加。上述结果首次给出了覆膜浸渍扩散阴极微区的电子发射特征,对于理解该类型阴极发射机理有一定参考价值。     

利用活性浸渍物质提高热阴极电流密度的实验研究和理论模型

通过发展新的活性物质成分系统及其制备方法以提升钪系阴极的电子发射性能,是当今热阴极特别是大电流密度阴极领域的研究重点。该文提出一种由多元金属氧化物构成的新型高活性浸渍物质,显著提升了钪在阴极中的添加比例,大幅提高了阴极的发射电流密度。将冷冻干燥法应用到该活性物质前驱体的制备过程中,有效解决了传统固相合成方法在机械式破碎、研磨和混合等工序中存在的不可控、不均匀等问题。采用了新的成分系统与新的制备方法制得活性物质的阴极,在真空二极管测试和电子枪测试中分别取得了超过500 A/cm2和218.5 A/cm2的脉冲发射电流密度。在二极管直流测试条件下,阴极的寿命测试进行了10500 h后仍未出现发射电流下降的现象;而在电子枪中的大工作比(5%)脉冲测试条件下,阴极在工作了2010 h后仍维持了超过50 A/cm2的较大发射电流密度。借助深紫外—光/热发射电子显微镜(DUV-PEEM/TEEM)分析发现,相较传统的钪系阴极,新制备的大电流密度阴极表面的热电子发射位点数量增加,微区发射面积显著增大。最后,提出一种“二叉树”发射模型,以期阐释钪系阴极采用新活性物质后获得高发射特性的物理机制。     

基于热阴极的相对论返波管电子枪设计

近年来热阴极特别是钪系阴极得到充分发展,有望成为高功率微波的电子源。提出一种基于热阴极的新型“面包圈”式电子枪模型,以此电子枪作为相对论返波管的环形电子束发射源。通过仿真软件CST PARTICLE STUDIO对模型进行仿真验证,所得电子枪发射电流为786 A,阴极发射电流密度为30 A/cm2,电子束密度为305 A/cm2,电子通过率为99.9%。最后对热阴极在高功率微波器件中的应用进行了初步探索。