Мдм-катод

Полезная модель направлена на повышение плотности эмиссионного тока холодных МДМ-катодов.

Сущность полезной модели состоит в том, что при приложении напряжения происходит усиление напряженности поля на микроостриях. Это приводит к протеканию в этих местах токов большой плотности и локальному разогреву этих участков. Протекание токов и высокие температуры приводят к структурным фазовым изменениям в диэлектрике, расплавлению и испарению верхнего электрода, в результате этого образуются каналы, у которых трубка заполнена веществом, структура которого отличается от структуры окружающего диэлектрика, а торцы каналов представляют «дыры» в верхнем электроде. Эти каналы и ответственны за эмиссию МДМ-катодов, величина которой зависит от их количества. Использование в качестве диэлектрика пористой пленки диоксида кремния, содержащей большое количество пор и дефектов, приводит к увеличению количества каналов.

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

Известен способ изготовления МДМ-катода типа «алюминий-нитрид кремния-алюминий» путем последовательного напыления в вакууме тонкопленочных слоев на подложку [1]. Толщина диэлектрического слоя составляет 1-15 нм. Верхний алюминиевый электрод имеет толщину 10 нм.

Недостатком катодов, изготовленных таким образом, является малый срок службы.

Так же известен способ изготовления МДМ-катода, включающий операции последовательного нанесения тонкопленочной системы «металл-диэлектрик-металл» на полированную подложку [2] (ближайший аналог). После этих операций полученная МДМ-система подвергается формовке, с последующим анодированием верхнего металлического слоя на всю толщину, и дальнейшим дополнительным напылением верхнего металлического электрода.

Недостатком подобного МДМ-катода являются низкие эмиссионные параметры.

Целью предложенной полезной модели является увеличение эмиссионных параметров МДМ-катода.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления МДМ-катода, включающем операции последовательного нанесения тонкопленочной системы «металл-диэлектрик-металл» на полированную подложку и формовку, в качестве диэлектрика используется пористая пленка диоксида кремния (SiO₂^м).

Пример конкретной реализации полезной модели

На полированную подложку наносится МДМ-структура, в вакууме с параметрами 10^-5 мм рт.ст. при температуре подложки +300ºC, наносится слой алюминия толщиной 200 нм методом термического испарения навески с вольфрамового испарителя. С помощью напыления моноокиси кремния толщиной 1 мкм методом термического испарения в вакууме производится выделение рабочей области катода. Пленка рабочего диэлектрика толщиной 30 нм из пористого диоксида кремния наносится методом магнетронного распыления составной мишени «кремний-графит». Тонкий верхний электрод (толщиной 10-15 нм) получается термическим испарением алюминия в вакууме 1×10^-6 мм рт.ст. Следующей технологической операцией является процесс формовки, сводящийся к выдержке катода под напряжением 10-12 В в обеих полярностях в течении 20 мин. После формовки производится анодирование верхнего алюминиевого слоя в растворе 3%-ой винной кислоты с добавлением NH и ОН до PH=5,5. Верхний электрод окисляется на всю толщину, в результате чего появляется плотная пленка Аl₂О ₃. После промывки и сушки вновь напыляют тонкий металлический электрод.

Использование в качестве диэлектрика пористой пленки SiO₂, полученной методом магнетронного распыления составной мишени Si-C, позволяет получать МДМ-катоды с высокими эмиссионными параметрами.

Литература

1. Патент ГДР 56315, кл. 21G 13/20 Н01J

2. Авторское свидетельство СССР 766387, 1980 г., МПК H01J 9/02

МДМ-катод, выполненный в виде тонкопленочной системы «металл-диэлектрик-металл» на полированной подложке, подвергшийся формовке, а также анодированию верхнего электрода, отличающийся тем, что для увеличения эмиссионных параметров катода в качестве диэлектрика используется пористая пленка диоксида кремния.