場發(fā)射陰極的計算機模擬.pdf

1、分類號密級UDC1注學(xué)位論文場發(fā)射陰極的計算機模擬（題名和副題名）王小菊（作者姓名）指導(dǎo)教師姓名林祖?zhèn)惤淌陔娮涌萍即髮W(xué)成都（職務(wù)、職稱、學(xué)位、單位名稱及地址）申請專業(yè)學(xué)位級別碩士專業(yè)名稱物理電子學(xué)論文提交日期2006.2論文答辯日期2006.3學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)答辯委員會主席評閱人2006年月日注1：注明《國際十進分類法UDC》的類號。摘要I摘要與傳統(tǒng)的熱陰極相比，場發(fā)射陣列陰極具有許多獨特的優(yōu)點，如無需加熱，可以在室溫下工

2、作；電流密度比熱陰極高幾個數(shù)量級，并可工作在低電壓調(diào)制下；功耗低；極好的開關(guān)特性；可瞬時啟動等。目前，場致發(fā)射陣列陰極的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，主要包括微波器件（應(yīng)用于TWTs，Klystron等）、平板顯示器（FEDs）、電子顯微鏡及電子束刻蝕系統(tǒng)等。其中，應(yīng)用研究的焦點主要集中在平板顯示器和射頻功率放大器。針對目前場發(fā)射陣列陰極的研究情況，較為常用的是鉬微尖場發(fā)射陣列和硅微尖場發(fā)射陣列。然而，這兩種陰極存在各自的缺點，如鉬尖錐是蒸鍍在基底

3、上的，所以與基底的附著力不強；而硅的特性又決定了其熱穩(wěn)定性差，發(fā)射的可靠性低，發(fā)射電流有限。因此，在改善制作工藝的基礎(chǔ)上，尋找新型的陰極材料變得非常重要。經(jīng)試驗證明，六硼化鑭（LaB6）具有高導(dǎo)電率和良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、低功函數(shù)以及活性陰極表面，因此從理論上成為了場發(fā)射陰極的理想材料。利用計算機來模擬電子器件的性能，可以在實驗前預(yù)測器件的性能，探討器件結(jié)構(gòu)尺寸、材料等因素對器件特性的影響，減少實驗的盲目性，從而可以減少實驗次數(shù)、

4、節(jié)約實驗經(jīng)費，因此關(guān)于場發(fā)射陰極的計算機模擬也是一個十分重要的研究課題。本文的工作旨在研究探索尖錐場發(fā)射陰極中各結(jié)構(gòu)參數(shù)對陰極發(fā)射性能的影響，以制作出性能優(yōu)良的場發(fā)射陣列陰極。本課題首先采用MAGIC軟件對三極管結(jié)構(gòu)的尖錐場發(fā)射陰極進行了模擬計算，分別改變尖錐高度，錐尖位置，尖錐曲率半徑，柵極孔徑及柵極電壓，觀察陽極收集電流及電子束的會聚情況。其次，采用本實驗室的新型軟件EBS對三極管和雙門聚焦結(jié)構(gòu)的尖錐場發(fā)射陰極的發(fā)射情況進行了模擬。