MIM冷陰極制備及其特性研究.pdf

1、金屬-絕緣體-金屬（MIM）型陰極是內(nèi)場(chǎng)致發(fā)射陰極的一種，具有體積小、不用預(yù)熱、低噪聲、工作電壓低、對(duì)真空度要求不高等優(yōu)點(diǎn)。這種陰極結(jié)構(gòu)整體厚度一般不超過(guò)1μm，是納米級(jí)薄膜工藝，在薄膜電子器件和低功率真空器件上具有很大的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。
　　本文從薄膜的表征入手，采用不同的工藝來(lái)制備MIM陰極，測(cè)試陰極的發(fā)射性能，并分析影響發(fā)射性能的因素，本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)以Al-Al2O3-Au陰極結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，采

2、用反應(yīng)濺射和陽(yáng)極氧化兩種不同的方法制備絕緣層Al2O3，并不斷優(yōu)化其工藝參數(shù)。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，在直流濺射以15W功率沉積20s的Au薄膜用作頂電極具有最好的電子發(fā)射能力；在1Pa壓強(qiáng)下，以Ar:O2為100sccm:25sccm、經(jīng)功率為100W反應(yīng)濺射1小時(shí)制備的Al2O3用作絕緣層耐壓強(qiáng)度為18V左右；在5wt％的葵二酸銨的乙二醇溶液中經(jīng)150V陽(yáng)極氧化12小時(shí)制備的絕緣層具有27V左右的耐壓強(qiáng)度，用作MIM絕緣層使陰極面積為9mm2

3、的單陣列發(fā)射電流最大達(dá)到116.5μA，電流密度為1.29mA/cm2。
　　(2)采用PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）法轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜來(lái)替代頂電極Au，通過(guò)測(cè)試轉(zhuǎn)移一至四層石墨烯的樣品，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移四層石墨烯薄膜的樣品發(fā)射性能優(yōu)于轉(zhuǎn)移一至三層的樣品，但仍不如Au用作頂電極的發(fā)射性能好，認(rèn)為可能與石墨烯的生長(zhǎng)質(zhì)量、轉(zhuǎn)移質(zhì)量、襯底的粗糙度等有關(guān)。
　　(3)對(duì)大面積MIM陰極陣列展開(kāi)應(yīng)用研究，通過(guò)熒光屏對(duì)制備的2×2陣列、3×3陣列和