Способ изготовления мдм-катода



Способ изготовления мдм-катода
Способ изготовления мдм-катода

 


Владельцы патента RU 2525865:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) (RU)

Изобретение относится к области электронной техники. Способ изготовления МДМ-катода заключается в нанесении на подложку нижнего электрода, диэлектрика, верхнего электрода и формовку структуры. На нижнем электроде создается регулярная наноострийная структура в виде столбиков с плотностью 5·10 см-2 путем электрохимического осаждения металла через шаблон из полимерной пленки со сквозными порами. Технический результат - повышение плотности тока эмиссии и ее равномерности по поверхности МДМ-катода. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электронной техники, а именно к технологии изготовления элементов электровакуумных приборов, в частности катодов.

Известен МДМ-катод [1], выполненный в виде тонкопленочной системы «металл-диэлектрик-металл» на полированной подложке, отличающийся тем, что для увеличения эмиссионных параметров катода в качестве диэлектрика используется пористая пленка диоксида кремния.

Пористые пленки диоксида кремния (SiO2) с различной концентрацией пор получались путем магнетронного распыления комбинированной мишени Si+C в среде смеси газов Аr+O2. Формирование пор объясняется протеканием химических реакций углерода с кислородом на подложке с образованием газового компонента (СО2), который покидает пленку SiO2, разрыхляя ее и формируя в ней сквозные поры и поры с газовыми включениями. Наличие пор облегчает формовку МДМ-катода и повышает эмиссионные параметры. Недостатком такого МДМ-катода является неравномерная эмиссия по поверхности вследствие неупорядоченного расположения на ней пор.

Недостатком известных способов является, то, что шероховатая поверхность имеет нерегулярную структуру с плохой воспроизводимостью.

Целью изобретения является повышение плотности и равномерности тока эмиссии МДМ-катодов.

Поставленная цель достигается тем, что на нижнем электроде МДМ-катода формируются металлические наноострия с плотностью 5·108 см-2 путем электрохимического осаждения металла через сквозные поры шаблона из полимерной пленки.

Предлагаемый способ изготовления холодного МДМ-катода осуществляется следующим образом. На гладком нижнем металлическом электроде выращивается регулярная наноострийная структура путем электрохимического высаживания металла в электролитической ячейке через специальный шаблон. В качестве шаблона используется полимерная пленка, которая подвергается облучению ионами аргона, что приводит к образованию несквозных латентных треков. При воздействии на пленку специальными химическими реагентами в области треков происходит травление пленки. В результате образуются сквозные поры с диаметром 300-450 нм и плотностью порядка 108см-2.

Перед выращиванием острий подложка выдерживается в серной кислоте 2-3 сек. Для высаживания металла подложка закрепляется в электролитической ячейке (Фиг.1). Плотный прижим шаблона осуществляется с помощью пористого фетра. Металл высаживается на подложку через поры шаблона путем пропускания электролита вдоль поверхности подложки с закрепленным шаблоном. Электрохимическое осаждение металла проводится при напряжении не более 1 В. Контроль высоты острий осуществляется прошедшим зарядом при контроле тока и времени высаживания. После осаждения подложка выдерживается в растворе щелочи для удаления шаблона. На Фиг.2 представлено изображение наноострийной поверхности, полученное в электронном микроскопе. Наноострия представляют собой столбики диаметром 300-450 нм с плотностью порядка 108 см-2. Диаметр и плотность острий определяется параметрами шаблона.

На подложку с регулярными наноостриями с помощью ионно-плазменного метода напыления наносится пленка рабочего диэлектрика толщиной 80 нм. Верхний электрод получается термическим испарением алюминия в вакууме толщиной 30 нм.

Изготовленный по предложенному способу МДМ-катод подвергался процессу формовки и показал равномерное распределение эмиссионных центров, которое соответствовало сформированному наноострийному рельефу. При этом плотность тока эмиссии МДМ-катода с наноострийным нижним электродом была на порядок выше, чем для МДМ-катодов с гладким нижним электродом.

Источники информации

1. Усов С.П., Сахаров Ю.В., Троян П.Е. МДМ-катод. RU 107399 U1, МПК H01J 9/02.

Способ изготовления МДМ-катода, включающий в себя нанесение на подложку нижнего электрода, диэлектрика, верхнего электрода и формовку структуры, отличающийся тем, что с целью повышения плотности тока эмиссии и равномерности ее по поверхности на нижнем электроде формируется регулярная наноострийная структура в виде столбиков с плотностью 5·108 см-2 путем электрохимического осаждения металла через шаблон из полимерной пленки со сквозными порами.



 

Похожие патенты:

Заявленное изобретение относится к области электротехники, а именно, к способу получения трехмерно-структурированной полупроводниковой подложки для автоэмиссионного катода, и может быть использовано в различных электронных приборах: СВЧ, рентгеновских трубках, источниках света, компенсаторах заряда ионных пучков и т.п.

Изобретение относится к устройствам вакуумной электроники, в частности к источникам для получения электронного потока - автоэмиттерам (холодным эмиттерам) электронов, материалам и способам их изготовления.

Изобретение может найти применение в качестве приборной структуры для твердотельных автоэмиссионных диодов и эмитирующих электроны активных элементов функциональных узлов как в твердотельной электронике, так и в вакуумной эмиссионной электронике, в том числе в силовой СВЧ электронике.
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении изделий светоиндикаторной техники и эмиссионной электроники на основе автоэлектронной эмиссии матрицы многоострийных углеродных эмиттеров на пластинах монокристаллического кремния.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технике газоразрядных приборов. .

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении изделий светоиндикаторной техники и эмиссионной электроники на основе автоэлектронной эмиссии многоострийных углеродных структур.

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу обработки поверхности электронно-полевых катодов, изготовленных из углеродных наноматериалов, которые могут использоваться для производства дисплеев, осветительных элементов, радиочастотных усилителей, в рентгеновских установках, ионизаторов газовых сред, измерителей вакуума.

Изобретение относится к области электроники и нанотехнологии, в частности к способу создания материала для высокоэффективных автоэмиссионных катодов на основе углеродных нанотруб, которые могут найти применение в дисплеях, панельных лампах, ионизаторах, рентгеновских источниках и других областях техники.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве газоразрядных источников света высокого давления. .

Изобретение относится к электронной технике, а именно к металлопористым катодам электронных приборов СВЧ-типа и способам изготовления их катодов. .

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к способам лазерной обработки материалов при изготовлении автоэмиссионных катодов из стеклоуглерода, которые могут быть использованы в области приборостроения электронной техники, а именно в электровакуумных приборах с большой плотностью электронных потоков и микросекундным временем готовности. Для создания автоэмиссионного катода в качестве углеродного материала используют стеклоуглерод. Формирование эмиттеров на поверхности катода производят фрезеровкой сфокусированным лазерным излучением и последующей лазерной очисткой поверхности катодной структуры. Нанесение эмитирующей структуры на поверхности эмиттеров катода производят лазерной микрогравировкой с образованием поля микроострий пирамидальной формы с последующей вырезкой основания катода сфокусированным лазерным излучением и лазерной очисткой эмитирующих структур. Технический результат - повышение технических характеристик автоэмиссионного катода. 2 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления эмиттеров электронов с пониженной работой выхода, может использоваться в диоде для выпрямителей переменного тока в постоянный при высоких температурах окружающей среды. Технический результат - упрощение изготовления эмиттера с сохранением основных выходных параметров устройства больших плотностей электронного тока. Способ предусматривает изготовление эмиттера электронов из тугоплавкого материала с добавками цезия или бария, в качестве материала эмиттера используют монокристаллические W или Мо или Nb или Та, а барий или цезий имплантируют в материал эмиттера путем бомбардировки пучком ионов, ускоренных до энергии 30-60 кэВ до достижения доз имплантации 1016 ион/см2. Дополнительно осуществляют сканирование ионного пучка по поверхности эмиттера в горизонтальном и вертикальном направлениях. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к технологии получения композиционных катодов для ионно-плазменного напыления многокомпонентных наноструктурных покрытий. Способ изготовления композиционного катода для нанесения многокомпонентных ионно-плазменных покрытий включает приготовление порошковой смеси на основе алюминия, прессование из нее заготовки катода, последующий ее нагрев и уплотнение. Сначала при комнатной температуре порошковую смесь прессуют до достижения технологической прочности катодной заготовки, далее заготовку катода помещают в пресс-форму большего поперечного сечения, обеспечивающую при последующем доуплотнении пластическую деформацию заготовки катода от 10 до 60%, и нагревают в печи на воздухе до температур, не превышающих температуру начала фазовых превращений для приготовленного состава порошковой смеси на основе алюминия. Затем проводят дополнительное одноосное прессование заготовки катода. Композиционные катоды не требуют дополнительной механической обработки. 14 з.п. ф-лы, 2 ил., 11 пр.

Изобретение относится к области электронной техники. Вакуумный диод для получения сильноточных электронных пучков большого сечения для возбуждения мощных газовых лазеров, решения задач радиационной технологии, плазмохимии, защиты окружающей среды. Для получения пучка применены взрывоэмиссионные катоды, предусмотрена многосторонняя инжекция электронного пучка через фольговые окна в газовую камеру, являющуюся анодом. Для уменьшения магнитного поля в диоде использованы обратные токопроводы, соединяющие между собой стенки вакуумной и газовой камер, в виде стержней небольшого диаметра, размещенных в отверстиях в катододержателях. Технический результат - уменьшение размеров вакуумного диода и числа токовводов, необходимых для подачи напряжения к катодам. 1 ил.

Фотокатод // 2542334
Изобретение относится к области электронной техники. В фотокатоде, выполненном из высокочистого полупроводника, область, регистрирующая оптическое излучение, выполнена в виде полупроводниковой мембраны с омическим контактом к несущей ее подложке и расположенной над отверстием в ней, на лицевой поверхности полупроводниковой мембраны расположен диэлектрический слой нанометровой толщины и приемный электрод, отделенный от диэлектрического слоя вакуумным промежутком и выполненный в виде пленок из проводящего полупрозрачного для оптического излучения материала и люминофора, последовательно нанесенных на прозрачную для света подложку. Технический результат - расширение спектрального диапазона чувствительности фотокатодов. Области возможного использования предлагаемой конструкции - фотокатодные узлы вакуумных высокочувствительных, термо- и радиационно стойких приемников излучений и приемников изображений для спектрального диапазона 0,22-1,0 мкм. В основу работы предлагаемого фотокатода положены туннельно-термоактивационные физические эффекты, что дает возможность управляемо изменять работу выхода фотоэлектронов в вакуум. 2 ил.

Изобретение относится к области изготовления электровакуумных приборов, в частности к способу получения интерметаллического антиэмиссионного покрытия Pt3Zr на сеточных электродах генераторных ламп, и может быть использовано для получения интерметаллических антиэмиссионных покрытий на сеточных электродах генераторных ламп. Последовательно формируют слои карбида материала сетки распылением графитового катода катодным пятном вакуумно-дугового разряда. Наносят карбид циркония и поверхностный слой платины. Осуществляют отжиг сеточного электрода в вакууме. Наносят из потока металлической плазмы вакуумно-дугового разряда слой циркония. Использование в процессе получения антиэмиссионного покрытия предварительно сформированного слоя карбида материала сеточного электрода позволяет создать барьерный слой для диффузии платины в керн материала сетки, а использование переходного слоя циркония обеспечивает модифицирование поверхности и получение на границе раздела поверхностей новой комбинированной фазы (Mo-C-Zr), являющейся дополнительным барьерным слоем для диффузии материалов. Кроме этого на этапе получения интерметаллического соединения свободный цирконий связывает освобождающийся углерод с образованием карбида циркония (ZrC), который выполняет функции барьерного слоя. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к методам изготовления элементов ионно-оптических систем электроракетных двигателей и источников ионов различного назначения, которые, в частности, могут использоваться в составе технологических ионно-плазменных установок. Способ включает послойную укладку углеродных волокон или углеволоконной ткани на рабочую поверхность формообразующего элемента. На основании (1) формообразующего элемента расположены выступы (2) в форме цилиндров с вершинами конической формы. Форма и размеры выступов (2) соответствуют форме и размерам выполняемых в электроде отверстий. Формообразующий элемент изготавливают методом лазерной стереолитографии. В качестве материала элемента используют фотополимеризующийся композиционный материал. На сплетенные углеродные волокна наносят связующее вещество и проводят предварительную термообработку заготовки. Термообработка включает ступенчатое увеличение температуры, повышение давления, действующего на заготовку, охлаждение заготовки и снижение давления до уровня давления окружающей среды. Формообразующий элемент удаляют после завершения предварительной термообработки путем его нагрева до температуры, превышающей температуру плавления материала. В результате выжигания формообразующего элемента в заготовке электрода образуются отверстия заданной формы. Затем осуществляют термическое разложение связующего вещества в перфорированной заготовке до образования углерод-углеродного композиционного материала. Технический результат - повышение качества электродов за счет исключения остаточных деформаций, повышение точности изготовления отверстий в электродах и обеспечение возможности изготовления перфорированных электродов со сложной конфигурацией каналов отверстий. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к ядерной технике, а более конкретно - к электрогенерирующим каналам (ЭГК) термоэмиссионной ядерной энергетической установки (ЯЭУ), и может быть использована при разработке и изготовлении эмиттерных оболочек долгоресурсных ЭГК для ЯЭУ с реакторами на тепловых и промежуточных нейтронах. Монокристаллическая эмиттерная оболочка представляет собой подложку из упрочненного сплава Мо - (3-6) мас.% Nb, на которую последовательно нанесены слой из W - (1-3,5)) мас.% Nb толщиной 100-300 мкм и эмиссионное покрытие из W. Способ изготовления эмиттерной оболочки включает электронно-лучевую бестигельную зонную плавку подложки из Мо - (3-6) мас.% Nb и нанесение на ее внешнюю поверхность слоя из W - (1-3,5) мас.% Nb методом химических транспортных реакций в реакционном аппарате путем термического разложения хлоридов W и Nb на нагретой подложке, при непрерывном отводе отработанной газовой смеси из реакционного аппарата. Последующее нанесение эмиссионного покрытия из W осуществляют без протока газовой смеси в замкнутом режиме реакционного аппарата. При этом для нанесения слоя из W - (1-3,5) мас.% Nb и эмиссионного покрытия из W используют реакционный аппарат с возможностью перехода в одном процессе от проточного режима к режиму без протока газовой смеси. Повышение эксплуатационного ресурса ЭГК по критерию допустимой диаметральной деформации оболочки твэла за счет уменьшения скорости ползучести эмиттерной оболочки, является техническим результатом. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электровакуумной техники, в частности к полупроводниковым оптоэлектронным устройствам - фотокатодам, а именно к гетероструктуре для полупрозрачного фотокатода с активным слоем из арсенида галлия, фоточувствительного в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, и может быть использовано при изготовлении фоточувствительного элемента оптоэлектронных устройств: электронно-оптических преобразователей фотоумножителей, используемых в детекторах излучений. Гетероструктура для полупрозрачного фотокатода содерит подложку GaAs, далее первый слой AlGaAs, активный слой GaAs р-типа проводимости, второй слой из AlGaAs р-типа проводимости, при этом первый слой AlGaAs является стопорным состава AlxGa1-xAs р-типа проводимости с концентрацией Р1 акцепторной примеси, активный слой GaAs имеет концентрацию Р2 акцепторной примеси, второй слой AlGaAs является буферным состава AlyGa1-yAs с концентрацией Р3 акцепторной примеси, между активным и буферным слоями имеется переходный слой р-типа проводимости переменного состава от GaAs до AlyGa1-yAs, причем изменение содержания алюминия, начиная от границы с активным слоем до границы с буферным слоем, является монотонно возрастающей и непрерывной функцией F1 от толщины переходного слоя, а концентрация акцепторной примеси является монотонно убывающей непрерывной функцией F3 от толщины переходного слоя, начиная от концентрации Р2 у границы с активным слоем до концентрации Р3 у границы с буферным слоем. Изобретение позволяет увеличить квантовую эффективность и интегральную чувствительность фотокатода. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных катодов для ионно-плазменного синтеза многокомпонентных наноструктурных нитридных покрытий. Шихта для композиционного катода содержит, мас.%: порошок силицида титана Ti5Si3 13.0-63.0, титан остальное, при этом она содержит кремний в пределах 6-25 ат.%, а исходные порошки в шихте имеют дисперсность 50-160 мкм. Способ изготовления композиционного катода из шихты заключается в том, что готовят порошковую шихту, прессуют из нее заготовку катода и проводят спекание в вакууме, при этом готовят шихту в указанном соотношении, прессуют из шихты заготовку катода до достижения остаточной пористости от 20 до 25%, нагрев заготовки катода до температуры спекания осуществляют в вакуумной печи со скоростью 2-3 град/мин, а спекание проводят при температуре 1100-1250°C и изотермической выдержке 2-4 часа. Получают катод с минимальной плотностью при более высоком содержании в нем кремния. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.
Наверх