高穩(wěn)定性大電流密度冷陰極的研究.pdf

1、Spindt陣列陰極雖然可以實(shí)現(xiàn)較大的發(fā)射電流，但是其加工難度大、成本高，不利推廣，而碳納米管場(chǎng)致發(fā)射陰極具有發(fā)射電流密度大、瞬時(shí)啟動(dòng)、室溫工作、制備工藝簡(jiǎn)單和成本低等特點(diǎn)，在電真空器件領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。為獲得高穩(wěn)定性大電流、高電流密度的碳納米管陰極，課題分別從絲印型碳納米管場(chǎng)致發(fā)射陰極的制備工藝和測(cè)試工藝兩方面進(jìn)行了深入的研究。此外，課題還利用仿真軟件進(jìn)行了碳納米管場(chǎng)發(fā)射陰極三極結(jié)構(gòu)的電子光學(xué)設(shè)計(jì)研究。
　　二極管測(cè)試:在

2、前期研究的基礎(chǔ)上，課題采用絲網(wǎng)印刷法制備得到了碳納米管陰極，結(jié)果表明，在線（動(dòng)態(tài)排氣）水冷條件下，最大發(fā)射電流密度為2.229A/cm2，對(duì)應(yīng)的總發(fā)射電流值為17.5mA，二極管的總功率則超過(guò)了88.03W，同時(shí)對(duì)應(yīng)的Fowler-Nordheim曲線則呈現(xiàn)出了未曾有過(guò)的三段式變化趨勢(shì)，針對(duì)于此，課題綜合采用雙勢(shì)壘模型和虛陽(yáng)極模型對(duì)其進(jìn)行了分析，為解釋碳納米管陰極的大電流發(fā)射機(jī)理提供了一種思路。
　　穩(wěn)定性測(cè)試中，發(fā)射電流密度為1

3、.61A/cm2時(shí)，持續(xù)工作750分鐘后，電流最大波幅為6.88％，表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性，基本達(dá)到了諸如小型行波管等真空功率器件的應(yīng)用要求。
　　為了進(jìn)一步改善絲印碳納米管陰極的場(chǎng)致發(fā)射性能，課題在傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷的基礎(chǔ)之上，采用局域加熱化學(xué)氣相沉積法在陰極表面進(jìn)行了碳納米管的二次生長(zhǎng)。二次生長(zhǎng)后陰極表面形貌的SEM表征表明，該方法能夠在絲網(wǎng)印刷碳納米管陰極表面進(jìn)行有效的碳納米管二次生長(zhǎng)，且二次生長(zhǎng)所得到的碳納米管長(zhǎng)度和直徑分布均勻，