低气压放电灯阴极发射特性的测试与研究

用射频噪声法测出了低气压放电灯(荧光灯、紧凑型节能灯、紫外杀菌灯等)阴极的零场发射电流,进而研究了阴极温度和阴极零场发射之间的变化规律,最后,得到了一种比较简单、方便、实用的测试阴极发射特性的方法。     

荧光显示管直丝氧化物阴极有效逸出功的计算

阴极的逸出功是表征阴极发射能力的物理量，求定荧光显示管直丝氧化物阴极有效逸出功时，因其零场发射电流密度难于准确取值，温度无法直接测量，显得困难，须予解决，为此提出了一种计算阴极有产逸出功的办法，对某显示管的发射欠佳和“低温高效”的两种氧化物阴极的有效逸出功进行计算，有效逸出功率是靠测量相关物理量再同计算得出，精度不很高，文中所用办法也不例外，但所得结果能反映阴极发射能力，所需仪器少，是实用方法。     

FED显示驱动电路结构及其场发射特性分析

从场发射的基本原理出发,分析了影响场发射电流的内外因素。阴极表面强电场是产 生发射电流的必要条件,但像素的不均匀性和场发射特性的非线性导致无法产生精确的发射电流,由此带来了亮度调节的可控性差;阴极驱动电路作为发射电流回路的一部分,其电路结构直接影响发射电流的控制特性,分析表明电流驱动模式能对阳极束电流进行精确控制,是实现FED亮度控制的理想驱动方式。     

待定系数法计算场致发射体阴极表面场强和发射电流密度

在计算场致发射体阴极发射电流时 ,影响发射电流的主要因素是阴极表面的电场强度。由于发射电流密度的大小和阴极表面场强呈指数关系 ,阴极表面场强很小的变化将引起发射电流的剧烈变化 ,所以提高阴极表面场强的计算精度是至关重要的。本文提出了一种计算阴极表面场强的新方法——待定系数法 ,并用该方法计算了一个二极管场致发射体的阴极表面电场强度和电流密度。     

钼尖场致发射阵列阴极的性能研究

利用微细加工技术和双向薄膜沉积技术对钼尖场发射阵列阴极的工艺进行了较为细致的研究，并在专用的真空系统中对所得阵列阴极的发射性能进行了测试，得到了一定的场致发射电流密度值。测试中采用数据采集系统监测栅极电压、阳极电压、阳极电流和栅极电流，测量了阴极阵列的发射稳定性和发射噪声。对发射的失效机理进行了实验研究和分析，认为发射失效的主要原因在于栅极和基底之间的漏电，尖锥和棚极孔间的暗电流，电极间的放电和放气，以及环境真空度和尖锥的均匀性等。所得结果以进一步开展有射频器件和显示器件方面的应用研究打下了一定基础。     

低成本制备的高稳定性碳纳米管复合阴极

通过改变SiO2纳米溶胶与碳纳米管的比例,选择合适的表面活性剂解决SiO2表面湿润问题,使SiO2得以均匀包裹CNT.采用Sol-Gel工艺制备CNT/SiO2复合物阴极,使用TEM对复合物的形貌、结构进行表征,对其场发射性能与稳定性进行了研究,获得了高增强因子及低屏蔽效应的阴极.发射测试实验表明:复合物中SiO2/CNT含量为80%时,阴极具有高发射电流和较佳的场发射稳定性能.在场强为2 V/mm时,发射电流为56 mA/cm2,开启场为0.71 V/mm,发射电流波动3 h,波动<3%.该阴极发射电流高,稳定性良好,容易采用低成本的丝网工艺制备成各种不同尺寸FED阴极.     

新型前栅极CNT-FED的研究

传统的前栅极场致发射显示板由于介质层和栅极的制作在生成或制作阴极场致发射源之后，在制造过程中容易破坏场致发射源；另外阴极发射对介质层厚度、阳极电压和调制极开口等参数非常敏感，所以器件的发射均匀性难以保证。为了解决这些问题，引入了类似HOP玻璃的结构。阴极上只需要丝印碳纳米管，无需制作介质层和栅极，解决了场致发射源被破坏的问题。阴极与栅极之间真空取代了介质层，由于真空的绝缘性能高于介质层，所以阴极与栅极之间的距离可以减小，栅极的调制效果更显著。由于玻璃的平整度高于一般方法制作的介质层的平整度，所以器件的发射均匀性比较好。     

在FEA中使用的MOSFET技术

本文对以ＭＯＳＦＥＴ（金属氧化物硅场效应薄膜晶体管）技术提高ＦＥＤ（场致发射显示）等器件的ＦＥＡ（场致发射阵列）阴极发射电流的稳定性作了说明,并就对ＭＯＳＦＥＴ技术的改进作了介绍。     

提高钼尖锥场致发射阵列阴极发射性能的研究

在利用微细加工技术和双向薄膜沉积工艺制得的钼尖锥场致发射阵列阴极进行实用化的过程中，目前存在的两个主要障碍是，阴极发射电流密度低和工作不稳定。通过对阴极发射失效机理和失效阴极的SEM照片进行研究认为，导致电流密度较低的原因是由于尖锥阵列的不均匀性造成只有部分尖锥发射电子；引起发射不稳定的主要因素是由于尖锥表面的微凸起和毛刺以及它吸附的各种影响有效功函数的污染物。采用电阻限流技术提高了阵列发射的均匀性，同时通过阴极老炼技术增强了场发射的稳定性，使其电流发射密度有很大程度的提高，而且电流波动也大为减小。研究结果对于该阴极在射频功率和平板显示等器件上的应用有着重要的意义。     

冷阴极技术及其在大功率真空电子器件中的应用

场致发射阴极作为重要的电子源之一,在真空电子器件的发展进程中扮演了重要的角色。在与固态器件的竞争中,真空电子器件朝大功率高频方向持续发展,场致发射阴极的应用使其在器件尺寸、可靠性、功耗和工作频率等方面具备了较大的改进空间。本文综述了近年来大电流场致发射阴极技术进展,特别介绍了碳纳米管场致发射阴极的发展。试验表明在直流测试条件下,该类型场致发射阴极发射电流密度已可达到A/cm2量级,且可以实现长寿命高稳定发射,未来在场致发射阴极微波放大器、自由电子激光器和新型中子源等方面将有广泛的应用前景。     

新型纳米薄膜钪钨阴极的研究

介绍了一种新型的纳米薄膜钪钨阴极，该阴极在1000℃（亮度温度）可以提供至少150A／cm^2的拐点电流密度。同时作者指出：含钪阴极的发射机制倾向于热电子发射机制还是“场助热电子发射”机制主要取决于阴极表面发射小岛的形成和维持。     

扩展的肖特基热发射理论研究

通过对阴极零场发射模型和肖特基热发射模型的理论分析,可以发现这两种模型都不能充分地考虑到实际阴极发射时存在高电场强度的情形,鉴于这种局限性,提出一种介于场发射和热发射之间的模型,既扩展的肖特基热发射模型,并用MATLAB软件模拟并分析了三种模型之间的连续性,重点阐述了阳极电压对阴极发射的电流密度影响,结果揭示了在高电场强度存在时扩展的肖特基热发射模型的相对合理性,从而总结了新模型的应用条件。     

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。     

Two-dimensional simulation of silicon avalanche cathodes

The characteristics of silicon avalanche cathode as a novel electron emitting device with ultra-shallow p-n junctions have been studied using the two-dimensional device simulator PISCES-IIB. The steady-state simulation indicates that the nonplanar surface topology resulting from fabrication process causes current crowding near the edge of the emitting area where the surface step exists. Current crowding degrades the emission uniformity and also reduces the emission current under increased reverse bias. The nonplanar surface structure also causes punchthrough in the epitaxial layer as the reverse bias on the cathode increases. As a result, the percentage of the cathode current contributing to emission decreases, reducing the emission efficiency consequently. The simulation shows that the portion of the cathode current that flows through the emitting area drops to as much as 30% at cathode bias higher than 12 V, compared to the same current just after breakdown. This also affects the rate of increase in the total emission current which is the product of the emission efficiency and the overall cathode current     

阴极性能参数的一种新的测试方法

本文给出了考虑阴极表面发射不均勾性后，阴极几种参数和发射电流之间的关系式，由此可得到阴极几个性能参数一种测试方法。     

Rate equation of current degradation of the Spindt-type field emitter array

The degradation rate of the emission current of the Spindt-type field emitter arrays in the display environment has been measured. The relative degradation rate is found to be a function of the square of emission current and proportional to the anode bias (voltage). A life model is presented that leads to development of an analytical rate equation of emission current degradation. Based on this model, there is a steady-state level at which the emission current is stable. The steady-state emission current depends on anode bias, background pressure in the package and cleanliness of anode and cathode surfaces. Experimental results are consistent with the rate equation derived from the model. Since the model does not include any material and process that make the cathode, it could probably apply to any field emission cathodes.     

铝酸盐结构对阴极性能影响的初步探讨

用XRD技术对浸渍Ba-W阴极所用的铝酸盐(6BaO:CaO:2Al2O3)结构进行了分析。结果表明俄罗斯和国内某单位的铝酸盐峰位较复杂,结构不单一。该文作者用新的配方,新的烧结方式生成了主峰为Ba5CaAl4O12的结构单一的铝酸盐,且烧结温度比传统烧结温度低200℃,单一结构的铝酸盐具有浸渍温度低、发射较好、性能稳定、蒸发少等特点,从而可望改善Ba-W阴极的性能。