真空微電子器件中離子轟擊的研究.pdf

1、真空微電子器件相對(duì)于半導(dǎo)體器件來(lái)說(shuō),有著更高的工作頻率和輸出功率,正常工作溫度范圍也相對(duì)較大.近年來(lái),利用碳納米管,采取快速簡(jiǎn)易的制備方法(如絲網(wǎng)印刷、CVD等)來(lái)裝配冷發(fā)射陰極得到越來(lái)越多的關(guān)注和重視.場(chǎng)發(fā)射陣列發(fā)射性能下降是實(shí)驗(yàn)研究中普遍遇到的一個(gè)問(wèn)題,目前針對(duì)此問(wèn)題的解釋主要有陰極氧化、離子濺射、離子注入等.殘余氣體與電子碰撞電離產(chǎn)生的正離子在電極系統(tǒng)的作用下,很容易到達(dá)陰極,造成陰極濺射,導(dǎo)致發(fā)射體表面的破損、氣體解吸附、甚至放

2、電,破壞真空度,影響發(fā)射電流的穩(wěn)定性,減少器件的工作壽命.該文結(jié)合各種文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)建立了Ar氣在真空中的電子碰撞電離模型.金屬材料遭受離子轟擊會(huì)有濺射等各種物理現(xiàn)象,可以使用LSS理論、分子動(dòng)力學(xué)模擬、Sigmund模型等多種理論研究和模擬.該文利用Sigmund模型發(fā)展了一種類似的方法用來(lái)模擬場(chǎng)發(fā)射三極管中離子轟擊的情況.根據(jù)對(duì)normal-gate CNT場(chǎng)發(fā)射三極管模型的數(shù)值模擬可以得到有關(guān)normal-gate CNT場(chǎng)發(fā)射三極管

3、中離子轟擊現(xiàn)場(chǎng)的一些特性:在柵極孔較小的情況下,距離陰極越遠(yuǎn)的位置產(chǎn)生的離子越難回轟到陰極,因此總體上對(duì)陰極的損傷越小;離子轟擊對(duì)陰極中心區(qū)域的影響比較嚴(yán)重,對(duì)陰極外部的影響較小,模型陰極受損情況內(nèi)部大約是外部的三倍;距離陰極越遠(yuǎn)的位置產(chǎn)生的離子對(duì)陰極的損傷不主要集中在中心區(qū)域,而是彌散性的;發(fā)射電流密度成環(huán)形分布的情況下陰極受離子轟擊的影響比均勻分布情況小.在normal-gate CNT場(chǎng)發(fā)射三極管模型中加入附加電極構(gòu)造離子陷阱后,