Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)


Образец для цитирования:

Соминский Г. Г., Сезонов В. Е. Многослойные полевые эмиттеры на тонкой металлической подложке //Известия вузов. ПНД. 2020. Т. 28, вып. 5. С. 505-512. DOI: https://doi.org/10.18500/0869-6632-2020-28-5-505-512

Опубликована онлайн: 
30.10.2020
Язык публикации: 
русский
УДК: 
537.533.2

Многослойные полевые эмиттеры на тонкой металлической подложке

Авторы: 
Соминский Геннадий Гиршевич, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Сезонов Вячеслав Евгеньевич, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Тип статьи для РИНЦ: 
RAR научная статья
Аннотация: 

Цель работы – определение возможности создания многослойных катодов из приведенных в контакт материалов с разной работой выхода ef на тонких металлических подложках, а также практического использования таких катодов для формирования интенсивных ленточных и кольцевых в сечении электронных потоков в миниатюрных, но высоковольтных приборах. Методы. Слои гафния (ef - 3.5 эВ) и платины (ef - 5.3 эВ) толщиной соответственно 10 нм и 2 нм последовательно наносились на боковую поверхность подложек из металлической фольги с использованием достаточно простого и оперативного метода магнетронного напыления. Из фольги с многослойным покрытием изготавливались катоды для формирования ленточных и кольцевых в сечении электронных пучков. Экспериментальные измерения эмиссионных характеристик многослойных катодов и формируемых ими пучков производились в триодных электронно-оптических системах, включающих катод, управляющий электрод (анод) и коллектор электронов в форме цилиндра Фарадея. Измерения выполнены в условиях технического вакуума 10−7 . . . 10−8 Торр. Результаты. Экспериментально определены характеристики ленточных и кольцевых в сечении электронных потоков, формируемых триодными электронно-оптическими системами с многослойными катодами на тонких подложках из алюминия (9 мкм) и тантала (10 мкм). Измерены зависимости тока с катода от величины напряжения между катодом и управляющим электродом (вольт-амперные характеристики), а также изменения во времени тока электронов в формируемом электронно-оптической системой пучке. Заключение. В данной работе продемонстрирована возможность формирования с помощью многослойных катодов на тонкой металлической подложке ленточных и кольцевых в сечении электронных потоков с токами до нескольких десятков миллиампер при чрезвычайно больших средних по сечению плотностях тока полевой эмиссии до 300 . . . 400 А/см2 . Показана возможность стабильной работы исследованных катодов при отборе больших токов полевой эмиссии в условиях технического вакуума. 

DOI: 
10.18500/0869-6632-2020-28-5-505-512
Библиографический список: 
  1. Fursey G.N. Field Emission in Vacuum Microelectronics. NY: Kluwer Academic-Plenum Publishers, 2005. 197 p.
  2. Egorov N., Sheshin E. Field Emission Electronics. Springer Series in Advanced Microelectronics. Vol. 60. New York: Springer, 2017. 568 p.
  3. Whaley D.R., Duggal R., Armstrong C.M. et al. 100 W operation of a cold cathode TWT // IEEE Transactions on Electron Devices. 2009. Vol. 56, no. 5. P. 896–905.
  4. Spindt C., Holland C.E., Schwoebel P.R. A reliable improved Spindt cathode design for high currents // 2010 IEEE International Vacuum Electronics Conference (IVEC), 2010, May. P. 201–202.
  5. Chen Z., Zhang Q., Lan P. et al. Ultrahigh-current field emission from sandwich-grown wellaligned uniform multi-walled carbon nanotube arrays with high adherence strength // Nanotechnology. 2007. Vol. 18, no. 26. P. 5702. DOI:10.1088/0957-4484/18/26/265702
  6. Бушуев Н.А., Глухова O.E., Григорьев Ю.А. и др. Исследование эмиссионных характеристик многолучевой электронной пушки с автоэмиссионным катодом из стеклоуглерода // ЖТФ. 2016. T. 86, № 2. C. 134–139.
  7. Абаньшин Б.И., Горфинкель Б.И., Морев С.П. и др. Исследование процесса формирования углеродной наноразмерной автоэмиссионной структуры с ионной защитой // ПЖТФ. 2014. T. 40, № 9. C. 86–94.
  8. Соминский Г.Г., Тумарева Т.А., Тарадаев Е.П., Рукавицына А.А., Гиваргизов М.Е., Степанова А.Н. Многоострийные кольцевые полевые эмиттеры с защитными металл-фуллереновыми покрытиями // ЖТФ. 2019. T. 89, № 2. C. 302–305.
  9. Соминский Г.Г., Сезонов В.Е., Тарадаев Е.П., Тумарева Т.А., Задиранов Ю.М., Корнишин С.Ю., Степанова А.Н. Полевые эмиттеры нового типа для высоковольтных электронных устройств // Известия вузов. Радиофизика. 2015. Т. 58, № 7. С. 567–576.
  10. Соминский Г.Г., Сезонов В.Е., Тарадаев С.П., Вдовичев С.Н. Многослойные полевые эмиттеры, изготовленные из приведенных в контакт нано-слоев гафния и платины // ЖТФ. 2019. T. 89, № 1. C. 142–146.
  11. Glyavin M.Yu., Manuilov V.N., Sominskii G.G., Taradaev E.P., Tumareva T.A. The concept of an electron-optical system with field emitter for a spectroscopic gyrotron // Infrared Physics and Technology. 2016. Vol. 78. P. 185–189.
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 7)