单晶六硼化镧场发射阵列阴极技术研究

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1、ｐＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ专业学位硕士学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥＩ．…：，Ｉ．Ａ／ｓｓｅ论文题目单晶六硼化镧场发射阵列阴极技术研究专业学位类别工程硕士学号２０１５２２０５０５３５作者姓名林墨丹指导教师王小菊副繼｜分类号密级注1UDC（题名和副题名）（作者姓名）指导教师（姓名、职称、单位

2、名称）申请学位级别专业学位类别工程领域名称提交论文日期2018.04论文答辩日期2018.05学位授予单位和日期201806答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchonFieldEmissionArrayCathodeTechnologyofSingleCrystalHexaborideAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:MasterofEn

3、gineeringAuthor:ModanLinSupervisor:AssociateProf.XiaojuWangSchool:SchoolofOptoelectronicScienceandEngineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工．作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地，也不包含方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做

4、的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。：作者签名：曰期年ｙ月曰论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁。盘，允许论文被查阅和借阅本人授权电子科技大学可以将学位论文、的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）ｏｆ冉导师签名：＾ｆ作者签名：羽ｌｔ）■日期：％々年ｒ月从日摘要摘要在微

5、波管中，最重要的部件是作为电子源发射电子的阴极。与传统热阴极相比，场发射阴极具有无需加热、电流密度高、启动迅速等优势，是一种理想的电子发射源。单晶LaB6是一种低功函数、物理化学性质稳定、熔点高、蒸发率低的材料，具有优异的场发射性能。目前单晶LaB6场发射阵列阴极的制备主要是利用PECVD制备氮化硅掩膜并光刻后进行电化学腐蚀的方法，但该制备过程工艺复杂且发射体形貌难以控制。因此，寻找一种工艺简单且发射体形貌可控的制备方法是本文研究的重点。为了达到场发射阴极发射要求，本文设计了两种方法制备单晶LaB6场发射阵列

6、阴极，即：微细加工电化学腐蚀法，电火花线切割辅助电化学腐蚀法，通过调整各项工艺参数，成功制备出一种电子发射性能优良的单晶LaB6场发射阵列阴极。论文主要研究内容包括：1、采用OPERA软件模拟计算得出，发射体结构对阴极场发射能力有重要影响，并探索出适合的场发射阴极结构，为后续制备工作的进行提供了理论基础。2、采用射频磁控溅射法在基片表面沉积非晶硅掩蔽层。研究得出随着射频功率的增加，沉积速率先增加后减小，同时沉积速率与薄膜的均匀性成反比关系。Ar气流量越高，薄膜沉积速率越低，且两者成线性关系。3、采用微细加工电

7、化学腐蚀法制备尖锥型单晶LaB6场发射阵列阴极。研究了曝光时间、坚膜温度、刻蚀时间、电解液浓度和电解电流对发射体腐蚀结果的影响，得到了电化学腐蚀工艺的最佳工艺参数为：电解液浓度V(H3PO4):V(C2H5OH):V(H2O)=1:10:10，电解电流10mA，电解液温度0℃，电解时间1h。。4、设计了柱型六硼化镧阵列阴极结构，根据模拟结果制定参数对单晶LaB6进行加工，并利用电化学腐蚀法对发射体进行锐化，最终成功制备出柱型单晶LaB6场致发射阵列阴极。5、自行设计搭建了测试夹具和测试装置，并对制备出的场发射

8、阴极进行性能测试。经测试，制备得到的尖锥型结构的开启电场为5.5V/µm，测试范围内未达到阈值电场所需电流密度；柱型结构的开启电场为4.4~5.8V/µm，阈值电场为8.3~9.4V/µm，且阴极发射稳定性良好。关键词：场发射阴极，单晶六硼化镧(LaB6)，电化学腐蚀，场发射性能IABSTRACTABSTRACTInamicrowavetube,themostimportantcomponentis