필드 이미터 배열

Field emitter array
NIST가 2013년에 만든 실리콘 카바이드(SiC) 필드 이미터. 열전 방출에 버금가는 전자의 흐름을 만들어내지만 파괴적인 열을 필요로 하지 않는다. 그것은 표면적이 넓은 다공성 구조를 만들기 위해 일부 재료를 에칭하여 만들었다. 개별 스파이크의 전자 방출 지점이 마모됨에 따라, 다른 스파이크를 대체할 수 있게 되어, 배열의 내구성이 향상된다.[1][2]

필드 이미터 배열(FEA)은 대영역 전자의 특정한 형태다. FEA는 집적회로 제작에 사용되는 것과 유사한 석판 기법에 의해 실리콘 기질에 준비된다. 그들의 구조는 매우 많은 수의 유사하고 작은 전자 방출체로 구성되어 있으며, 보통 규칙적인 2차원 패턴으로 구성된다. FEA는 (과정에서의 통계적 부정으로 인해) 이 필름에 충분히 많은 수의 개별 배출물이 포함될 것이라는 희망이나 기대에서 균일한 증착 과정을 사용하여 얇은 막과 같은 층의 물질이 기질에 침전되는 "필름" 또는 "매트" 타입의 대형 면적 선원과 구별되어야 한다. 위치들

스핀들 어레이

원래 필드 이미터 배열은 스핀들 배열이었는데, 그 안에서 개별 필드 방출기는 작고 날카로운 몰리브덴 콘이다. 각각은 산화막의 원통형 빈 공간 안에 퇴적되어 있고, 필름 상단에 백합이 퇴적되어 있다. counterelectrode("게이트"라고 함)는 각 원뿔형 방사기에 대해 별도의 원형 개구부를 포함한다. 이 장치는 찰스 A의 이름을 따서 명명되었다. SRI 인터내셔널에서 이 기술을 개발한 Spindst는 1968년 웨이퍼에 미세조립된 단일 이미터 팁을 설명하는 첫 번째 기사를 발표했다.[3] Spindst, Shoulders 및 Heynick은 일련의 방출기 팁으로 구성된 진공 장치에 대해 1970년에 미국 특허를 출원했다.

각각의 개별 원뿔은 Spindst 팁이라고 불린다. 스핀들 팁은 첨단을 가지기 때문에 상대적으로 낮은 게이트 전압(100V 미만)을 사용하여 높은 국부 전기장을 생성할 수 있다. 석판 제작 기법을 사용하면 개별 배출기를 매우 가깝게 포장할 수 있어 최대 2×107 A/m의2[citation needed] 높은 평균(또는 "거시") 전류 밀도가 발생한다. 스핀들형 배출기는 다른 FEA 기술에 비해 배출 강도가 높고 각도 분포가 좁다.[5]

나노 스핀트 배열

나노-스핀트 어레이는 기존의 스핀트형 방출기의 진화를 나타낸다. 각각의 팁은 크기가 몇 배 더 작다. 그 결과, 팁에서 게이트까지의 거리가 줄어들기 때문에 게이트 전압이 더 낮아질 수 있다. 또한 각 개별 팁에서 추출한 전류가 낮아 신뢰성이 향상되어야 한다.[6]

CNT(Carbon Nanotube) 어레이

FEA의 대체 형태는 산화 필름(스핀트 어레이의 경우)에서 공극을 생성한 다음 각 공극에서 하나 이상의 탄소 나노튜브(CNT)를 배양하는 표준 방법을 사용하여 제작된다.

"독립형" CNT 어레이를 키우는 것도 가능하다.

적용들

본질적으로 매우 작은 전자 빔 생성기, FEA는 많은 다른 영역에 적용되어 왔다. FEA는 평면 패널 디스플레이(또는 "나노 방출 디스플레이"로 알려진 곳)를 만드는 데 사용되어 왔다. 그것들은 또한 마이크로파 발전기와 이동파관(TWT)에서 음극 역할을 할 수 있는 RF 통신에도 사용될 수 있다.

최근 필드 효과 배열을 X선 튜브에서 콜드 음극으로 사용하는 것에 대한 관심이 다시 높아지고 있다. FEA는 낮은 전력 소비량, 순간 스위칭, 전류와 전압의 독립성 등 기존의 열전성 음극에 비해 많은 잠재적 이점을 제공한다.

참조

  1. ^ swenson (2013-03-05). "New Player in Electron Field Emitter Technology Makes for Better Imaging and Communications". NIST. Retrieved 2021-08-21.
  2. ^ "Silicon Carbide Field Emitter". NIST. Retrieved 2021-08-21.
  3. ^ Spindt, C. A. (1968). "A Thin‐Film Field‐Emission Cathode". Journal of Applied Physics. AIP Publishing. 39 (7): 3504–3505. doi:10.1063/1.1656810. ISSN 0021-8979.
  4. ^ 1973년 8월 28일 미국 특허 3,755,704호 부여
  5. ^ Spindt, C. A.; Brodie, I.; Humphrey, L.; Westerberg, E. R. (1976). "Physical properties of thin‐film field emission cathodes with molybdenum cones". Journal of Applied Physics. AIP Publishing. 47 (12): 5248–5263. doi:10.1063/1.322600. ISSN 0021-8979.
  6. ^ Scaduto, David A.; Lubinsky, Anthony R.; Rowlands, John A.; Kenmotsu, Hidenori; Nishimoto, Norihito; et al. (2014-03-19). Investigation of spatial resolution and temporal performance of SAPHIRE (scintillator avalanche photoconductor with high resolution emitter readout) with integrated electrostatic focusing. Vol. 9033. SPIE. p. S-1. doi:10.1117/12.2043187.

참고 항목