The invention discloses a composite nano cold cathode structure with high stability electron emission and a preparation method thereof. The composite nano-cold cathode structure includes a substrate; a low-dimensional nano-cold cathode fabricated vertically on the substrate; a two-dimensional thin film material covering the tip of the low-dimensional nano-cold cathode; and a support structure for adjusting the geometric curvature of the tip of the two-dimensional thin film material. The advantage of this structure is that it utilizes the surface of two-dimensional thin film material without hanging bond structure to obtain a clean emission surface. In addition, by adjusting the geometrical curvature of the two-dimensional thin film material tip, the transport process of the emitted electrons can be controlled, which makes them become hot electrons with higher energy, thus having lower open electric field. Cleaner surface and lower surface barrier enable the composite low-dimensional nano-cold cathode to achieve high and stable electron emission.
【技术实现步骤摘要】
一种高稳定电子发射的复合纳米冷阴极结构及制备方法
本专利技术涉及真空微电子
尤其涉及一种高稳定电子发射的复合纳米冷阴极结构,更涉及一种高稳定电子发射的复合纳米冷阴极制备方法。
技术介绍
冷阴极电子源具有亮度高,相干性好,便于集成等优点,因此在高精度电子显微镜,平板X射线源,平板显示,平行电子束刻蚀等方面有重要应用。然而,冷阴极固有的发射电流不稳定性限制了其发展。一般来说,冷阴极的不稳定性主要与两个方面有关。一个是表面吸附脱附过程,该过程主要与表面悬挂键及表面电荷有关。目前,主要通过高温加热冷阴极的方法来尽可能地去除吸附分子(如Fieldemissionmicroscopyofcarbonnanotubecaps)。然而,高温加热的方法对电子源结构中所用材料的熔点有较大限制,而且当温度下降到正常工作温度时,残留气体依然会吸附到冷阴极上。另外一个因素是表面结构在强电场下会形成原子级突起,从而引起局部电场的变化。根据场发射理论,冷阴极的表面势垒越高,其发射电流对电场变化越敏感,因此,电场扰动会引起更大的电流波动性。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷,提供一种高稳定电子发射的复合纳米冷阴极结构。为解决上述技术问题,本专利技术采用的技术方案是:本专利技术的复合纳米冷阴极结构包括衬底,制备在衬底上的低维纳米冷阴极,覆盖在低维纳米冷阴极尖端上的二维薄膜材料,以及用于调节二维薄膜材料尖端几何曲率的支撑结构,二维薄膜材料尖端的几何曲率要小于低维纳米结构尖端的几何曲率。衬底可以是硅片或玻璃等平面结构,也可以是钨针等尖锥型结构。支撑结构可以是低维 ...
【技术保护点】
1.一种高稳定电子发射的复合纳米冷阴极结构,其特征在于,包括:衬底;制备在上述衬底上的低维纳米冷阴极;覆盖在上述低维纳米冷阴极的尖端上的二维薄膜材料;用于调节上述二维薄膜材料的尖端几何曲率的支撑结构;所述二维薄膜材料的尖端几何曲率小于低维纳米冷阴极的尖端几何曲率。
【技术特征摘要】
1.一种高稳定电子发射的复合纳米冷阴极结构,其特征在于,包括:衬底;制备在上述衬底上的低维纳米冷阴极;覆盖在上述低维纳米冷阴极的尖端上的二维薄膜材料;用于调节上述二维薄膜材料的尖端几何曲率的支撑结构;所述二维薄膜材料的尖端几何曲率小于低维纳米冷阴极的尖端几何曲率。2.根据权利要求1所述高稳定电子发射的复合纳米冷阴极结构,其特征在于,所述衬底为平面型衬底或尖锥型衬底。3.根据权利要求1所述高稳定电子发射的复合纳米冷阴极结构,其特征在于,所述低维纳米冷阴极为直立准一维低维纳米冷阴极或直立二维低维纳米冷阴极。4.根据权利要求1所述的高稳定电子发射复合纳米冷阴极结构,其特征在于,所述支撑结构包括由多个所述低维纳米冷阴极构成的低维纳米冷阴极阵列。5.根据权利要求1所述的高稳定电子发射复合纳米冷阴极结构,其特征在于,所述支撑结构包括集成孔状结构或分离孔状结构。6.根据权利要求7所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈军,陈毅聪,佘峻聪,邓少芝,许宁生,
申请(专利权)人:中山大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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