(Поступило в Редакцию 22 июня2016 г.)Проведены расчеты, необходимые для оптимизации упорядоченных многоострийных кремниевых полевых эмиттеров с двуслойными защитными металл-фуллереновыми покрытиями, предназначенных для использо-вания в высоковольтных электронных приборах, работающих в техническом вакууме. Расчеты выполнены с использованием программы COMSOL. Определено влияние на эмиссионные характеристики эмиттеров морфологии их поверхности, в том числе высоты острий и радиуса их вершины, а также расстояния между остриями. Показано, что эмиттеры площадью 0.2 cm 2 , работающие в условиях частичной взаимной экранировки, могут обеспечить при достаточно больших напряжениях токи порядка нескольких сотен миллиампер. DOI: 10.21883/JTF.2017.06.44519.1949 Введение Холодные полевые эмиттеры привлекательны для ис-пользования в вакуумной электронике прежде всего по-тому, что не требуют накала и практически безынерци-онны. Наиболее простые по конструкции одноострийные полевые эмиттеры традиционно и успешно используют-ся при создании, например, электронных микроскопов и сенсоров, где необходимы, как правило, токи с эмиттера не более 10 −7 −10 −5 A. В последние годы делаются попытки освоить не со-всем обычную область применения полевых эмиттеров, использовать их при создании некоторых типов высо-ковольтных, но миниатюрных электронных приборов, таких, например, как СВЧ усилители и генераторы миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов (см., например, [1,2]), а также портативных источников рент-геновского излучения (например, [3,4]). В указанных приложениях полевые эмиттеры должны обеспечивать одновременно не только высокие плотности тока эмис-сии (порядка или более 100−150 mA/cm 2 ), но и большие полные токи (свыше нескольких десятков миллиампер), причем в условиях технического вакуума [5,6].Применению полевых эмиттеров в высоковольтных приборах в условиях технического вакуума препятствует невысокая их долговечность. Основные причины выхода из строя полевых эмиттеров в высоковольтных устрой-ствах -распыление их поверхности под действием бомбардировки ионами остаточного газа, а также их разрушение из-за перегрева эмитирующих электроны структур при отборе больших токов и/или под действием пондеромоторных сил. Кардинально уменьшить влияние на работу эмиттеров тепловых эффектов и действия пондеромоторных сил можно, используя распределенн-ные многоострийные катоды, при эксплуатации которых с каждого острия отбираются достаточно малые токи ≤ 3−5 µA [6]. Однако и в этом случае необходимо свести к допустимому минимуму разрушающее действие ионной бомбардировки.Перспективный способ борьбы с действием ионной бомбардировки был выявлен в работах [7][8][9][10][11], где ав-торы использовали для решения этой проблемы защит-ные фуллереновые покрытия, активированные потоком ионов калия.В настоящее время наиболее хорошо отработана и достаточно проста технология создания многоострий-ных кремниевых структур [12]. По этой причине они представляются перспективными для создания полевых эмиттеров. Но применение таких структур для форми-рования электр...
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.