CN210403649U - 一种具备高发射电流效率的电注入阴极 - Google Patents
一种具备高发射电流效率的电注入阴极 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210403649U CN210403649U CN201921831173.2U CN201921831173U CN210403649U CN 210403649 U CN210403649 U CN 210403649U CN 201921831173 U CN201921831173 U CN 201921831173U CN 210403649 U CN210403649 U CN 210403649U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- type
- type gaas
- emission
- current efficiency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
一种具备高发射电流效率的电注入阴极，其中，n型GaAs衬底上表面依次生长有n型变带隙AlGaAs层、n型AlGaAs层、p型AlGaAs层、p型变带隙AlGaAs层及p型GaAs层，p型GaAs层上利用等离子体增强化学气相沉积技术沉积有SiO2绝缘层，同时在被刻蚀掉部分SiO2绝缘层的p型GaAs层上生成有用于形成驱动电极的发射区域，且发射区域中未被驱动电极覆盖的p型GaAs层表面则为用于形成Cs‑O激活层的阵列电子发射面；并在n型GaAs衬底下表面形成有提供电子的电极，本实用新型无需精确控制刻蚀变带隙AlGaAs/GaAs阵列发射层，使得电注入阴极结构更简单，更易于实现，发射电流效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子发射技术领域，尤其涉及一种具备高发射电流效率的电注入阴极。
背景技术
负电子亲和势GaAs光阴极由于具有量子效率高、长波响应好，通过控制驱动激光的时间和空间结构可轻松控制电子束流结构等众多优点，在微光像增强器、电子加速器和同步辐射光源等重要领域中得到了广泛应用。尤其是随着电子加速器技术的进步，对于束流品质的要求越来越高，特别是高自旋极化率、高流强、高亮度和低发射度的电子束流，只有GaAs光阴极能满足要求，因而在托马斯-杰斐逊国家加速器实验室、斯坦福直线加速器中心等单位都得到重要应用。但GaAs光阴极在产生高流强、高亮度的电子束流时，需要大功率驱动激光，但大功率激光照射光阴极表面会加速破坏光阴极表面Cs-O激活层的稳定性，导致光阴极寿命缩短。
GaAs光阴极需要通过光照来激发产生电子束，激光照射是影响阴极寿命及束流强度的重要因素，为了消除激光的影响，公开号为CN109449068A的中国专利中提出了一种负电子亲和势变带隙AlGaAs/GaAs电注入阴极，可在无需激光照射下发射电子束，是电子发射领域的重要进展，但其发射电流效率还是不太高，且刻蚀和电极制备工艺比较复杂，因而改进这种电注入阴极结构，使其易于实现，从而提高发射电流效率具有积极意义。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题在于提供一种具备高发射电流效率的电注入阴极，以解决上述背景技术中的问题。
本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种具备高发射电流效率的电注入阴极，包括n型GaAs衬底，其中，n型GaAs衬底上表面依次生长有n型变带隙AlGaAs层、n型AlGaAs层、p型AlGaAs层、p型变带隙AlGaAs层及p型GaAs层，并在 p型GaAs层上利用等离子体增强化学气相沉积技术沉积有SiO2绝缘层，同时在被刻蚀掉部分SiO2绝缘层的p型GaAs层上生成有用于形成驱动电极的发射区域，且发射区域中未被驱动电极覆盖的p型GaAs层表面则为用于形成Cs-O激活层的阵列电子发射面； n型GaAs衬底下表面形成有提供电子的电极。
在本实用新型中，穿过p型AlGaAs层中性区的电子以扩散方式注入至p型变带隙AlGaAs层中。
在本实用新型中，在发射区域利用电子束蒸发技术依次沉积Ti/Pt/Au金属，形成驱动电极。
在本实用新型中，利用电子束蒸发技术在n型GaAs衬底下表面依次沉积Ni/Ge/Au金属，形成提供电子的电极。
有益效果：
1）本实用新型与公开号为CN109449068A专利中的阴极相比，无需精确控制刻蚀变带隙AlGaAs/GaAs阵列发射层，使得电注入阴极的结构更简单，更易于实现；
2）本实用新型与公开号为CN109449068A专利中的阴极相比，发射电流效率显著提高，可实现一种高发射电流效率的电注入阴极。
附图说明
图1为本实用新型的较佳实施例的结构示意图。
图2为本实用新型的较佳实施例的发射电流效率随PN结正偏驱动电压变化曲线对比示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
参见图1的一种具备高发射电流效率的电注入阴极，包括n型GaAs衬底1、n型变带隙AlGaAs层2、n型AlGaAs层3、p型AlGaAs层4、p型变带隙AlGaAs层5、p型GaAs层6、SiO2绝缘层7、驱动电极8、提供电子的电极9及Cs-O激活层10，其中，n型GaAs衬底1上表面依次生长有n型变带隙AlGaAs层2、n型AlGaAs层3、p型AlGaAs层4、p型变带隙AlGaAs层5、p型GaAs层6， p型GaAs层6上利用等离子体增强化学气相沉积技术沉积有SiO2绝缘层7，同时在被刻蚀掉部分SiO2绝缘层7的p型GaAs层6上生成有用于形成驱动电极8的发射区域，且发射区域中未被驱动电极8覆盖的p型GaAs层6表面则为用于形成Cs-O激活层10的阵列电子发射面；同样利用电子束蒸发技术在n型GaAs衬底1下表面依次沉积Ni/Ge/Au金属，以形成提供电子的电极9。
制作流程为：
采用金属有机物化学气相沉积技术在n型GaAs衬底1上表面依次生长n型变带隙AlGaAs层2、n型AlGaAs层3、p型AlGaAs层4、p型变带隙AlGaAs层5、p型GaAs层6；再在p型GaAs层6上利用等离子体增强化学气相沉积技术沉积有SiO2绝缘层7；而后通过反应离子刻蚀技术刻蚀掉部分SiO2，以在p型GaAs层6上生成发射区域，再利用电子束蒸发技术依次沉积Ti/Pt/Au金属，形成驱动电极8，而发射区域中没有被驱动电极8覆盖的p型GaAs层6表面则为阵列电子发射面；同样利用电子束蒸发技术在n型GaAs衬底1下表面依次沉积Ni/Ge/Au金属，以形成提供电子的电极9；最后在超高真空系统中进行Cs/O激活，在阵列电子发射面上形成一层Cs-O激活层10，最终获得负电子亲和势电注入阴极；
通过在驱动电极8与提供电子的电极9上施加电压，使阴极结构内的PN结正偏，电子以扩散方式穿过p型AlGaAs层4的中性区，注入至p型变带隙AlGaAs层5中，并在p型变带隙AlGaAs层5中的内建电场作用下向阵列电子发射面漂移后，隧穿Cs-O激活层10发射至真空，从而实现电注入阴极的电子发射。
图2为本实用新型与公开号为CN109449068A中国专利中按较佳实施例参数，仿真得到的发射电流效率随PN结正偏驱动电压变化的曲线图，可看出本实用新型中阴极的发射电流效率明显大于公开号为CN109449068A中国专利中阴极的发射电流效率。
Claims (4)
1. 一种具备高发射电流效率的电注入阴极，包括n型GaAs衬底，其特征在于，n型GaAs衬底上表面依次生长有n型变带隙AlGaAs层、n型AlGaAs层、p型AlGaAs层、p型变带隙AlGaAs层及p型GaAs层，并在p型GaAs层上利用等离子体增强化学气相沉积技术沉积有SiO2绝缘层，同时在被刻蚀掉部分SiO2绝缘层的p型GaAs层上生成有用于形成驱动电极的发射区域，且发射区域中未被驱动电极覆盖的p型GaAs层表面则为用于形成Cs-O激活层的阵列电子发射面； n型GaAs衬底下表面形成有提供电子的电极。
2.根据权利要求1所述的一种具备高发射电流效率的电注入阴极，其特征在于，穿过p型AlGaAs层中性区的电子以扩散方式注入至p型变带隙AlGaAs层中。
3.根据权利要求1所述的一种具备高发射电流效率的电注入阴极，其特征在于，在发射区域利用电子束蒸发技术依次沉积Ti/Pt/Au金属，形成驱动电极。
4.根据权利要求1所述的一种具备高发射电流效率的电注入阴极，其特征在于，利用电子束蒸发技术在n型GaAs衬底下表面依次沉积Ni/Ge/Au金属，形成提供电子的电极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921831173.2U CN210403649U (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 一种具备高发射电流效率的电注入阴极 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921831173.2U CN210403649U (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 一种具备高发射电流效率的电注入阴极 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210403649U true CN210403649U (zh) | 2020-04-24 |
Family
ID=70343753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201921831173.2U Active CN210403649U (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 一种具备高发射电流效率的电注入阴极 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210403649U (zh) |
-
2019
- 2019-10-29 CN CN201921831173.2U patent/CN210403649U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6139760A (en) | Short-wavelength optoelectronic device including field emission device and its fabricating method | |
| JP3281533B2 (ja) | 冷電子放出表示装置及び半導体冷電子放出素子 | |
| CN102339699B (zh) | 基于石墨烯的场发射三极结构 | |
| JPS60241627A (ja) | 電子流発生用半導体装置を具える撮像装置 | |
| CN105529356B (zh) | 一种具有垂直结构圆柱形导电沟道的场发射晶体管 | |
| KR100367282B1 (ko) | 전계 방사형 전자원 및 그 제조방법 | |
| CN103618006A (zh) | 一种快恢复二极管及其制造方法 | |
| JPH08250766A (ja) | 半導体冷電子放出素子及びこれを用いた装置 | |
| US4506284A (en) | Electron sources and equipment having electron sources | |
| WO2019075952A1 (zh) | Oled面板、显示器及oled面板制造方法 | |
| US2786880A (en) | Signal translating device | |
| CN210403649U (zh) | 一种具备高发射电流效率的电注入阴极 | |
| Xia et al. | Theoretical modeling and simulation-based assessment of graded-bandgap AlGaAs/GaAs electron-injection cathode | |
| US11177104B2 (en) | Device for controlling electron flow and method for manufacturing said device | |
| JPS62229731A (ja) | 電子ビ−ム発生用半導体デバイス | |
| Clendenin et al. | Prospects for generating polarized electron beams for a linear collider using an rf gun | |
| JP2020173984A (ja) | イオン源及びイオン注入装置並びにマグネシウムイオン生成方法 | |
| CN211125565U (zh) | 一种离子源新型阴极结构 | |
| JP2000260300A (ja) | 電子放出素子及びその製造方法 | |
| JPH10241549A (ja) | 電界放出型陰極 | |
| CN109449068B (zh) | 一种负电子亲和势变带隙AlGaAs/GaAs电注入阴极及其制备方法 | |
| JPH08222122A (ja) | 電界放出型陰極 | |
| WO2021208553A1 (zh) | 一种功率器件及其制备方法 | |
| JP3005023B2 (ja) | 半導体電子放出素子とその駆動方法 | |
| JP4312331B2 (ja) | 電子放出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |