FR2803944A1 - ELECTRON GENERATING CATHODE AND ITS MANUFACTURING PROCESS - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a method for the production of an electron emitting cathode. The inventive method is characterized in that it is based on an emitting (20) material which is insulating or has a low electronic affinity and in that emission sites (261, 262) are defined artificially by localized creation of zones of high electronic affinity and/or conduction. Preferably, the density of the sites is predetermined, e.g. ranges between 10<8> and 10<13>/cm<2>.

Description

CATHODE GENERATRICE D'ELECTRONS ET <B>SON</B> PROCEDE <B>DE</B> FABRICATION L'invention est relative à une cathode génératrice d'électrons ainsi qu'à un dispositif générateur d'électrons. Elle concerne aussi un procédé de fabrication de cette cathode. The invention relates to an electron-generating cathode and to an electron-generating device. It also relates to a method of manufacturing this cathode.

On sait que certains matériaux, notamment des matériaux à base de carbone, permettent une émission d'électrons par application d'un champ faible, au plus de' quelques dizaines de volts par micromètre. It is known that certain materials, in particular carbon-based materials, allow emission of electrons by application of a weak field, at most a few tens of volts per micrometer.

Bien que l'origine de ces émissions ne soit pas clai rement établie, il est communément admis que l'émission provient de sites constitués de très petites zones dont la plus grande dimension dans la surface d'émission serait de quelques nano- mètres à 100 nm environ, chaque site pouvant correspondre à une transition abrupte entre un matériau à forte affinité électro nique et un matériau à faible affinité électronique. Although the origin of these emissions is not clearly established, it is commonly accepted that the emission comes from sites made up of very small zones, the largest dimension of which in the emission surface is from a few nanometers to 100. approximately nm, each site possibly corresponding to an abrupt transition between a material with high electronic affinity and a material with low electronic affinity.

On rappelle ici que l'affinité électronique d'un maté riau est une grandeur caractérisant la possibilité d'émission d'électrons à partir de la surface du matériau. Pour des maté riaux à base de carbone, les transitions entre matériaux à faible et forte affinité électronique sont entre une phase sp2 et une phase sp3. It is recalled here that the electronic affinity of a material is a quantity characterizing the possibility of emission of electrons from the surface of the material. For carbon-based materials, the transitions between materials with low and high electron affinity are between an sp2 phase and an sp3 phase.

ces transitions peuvent également correspondre à des transitions entre une phase conductrice et une phase isolante ; dans le cas d'un matériau à base de carbone, la phase sp2 est conductrice et la phase sp3 est isolante. these transitions can also correspond to transitions between a conductive phase and an insulating phase; in the case of a carbon-based material, phase sp2 is conductive and phase sp3 is insulating.

Selon un premier modèle (Grâning et al. Applied Physics letters 71,2253, 1997) les sites seraient des canaux sp2 conducteurs de taille 10 à 100 nm dans une matrice sp3 isolante et l'émission électronique proviendrait d'un effet de pointe. Selon un second modèle (J. Robertson et al., Diamond and related materials 7, 620, 1998) un site émissif correspondrait à une variation en surface, localisée sur une distance d'environ 10 nm, de l'affinité électronique. Selon un troisième modèle (M.W. Geis et al. Nature, 393, 431, 1998) dans le diamant l'émission électronique tire son origine de jonctions triples métal/diamant/vide. According to a first model (Grâning et al. Applied Physics Letters 71, 2253, 1997) the sites would be conductive sp2 channels of size 10 to 100 nm in an insulating sp3 matrix and the electronic emission would come from a peak effect. According to a second model (J. Robertson et al., Diamond and related materials 7, 620, 1998) an emissive site would correspond to a surface variation, localized over a distance of approximately 10 nm, of the electron affinity. According to a third model (M.W. Geis et al. Nature, 393, 431, 1998) in diamonds electronic emission originates from triple metal / diamond / void junctions.

Pour augmenter l'émission électronique on cherche donc à augmenter la densité de sites d'émission. A ce jour, les meilleurs résultats fournissent des densités de sites de l'ordre de 106/cm2, c'est-à-dire 10-2/@tm2. Ces valeurs sont trop faibles pour obtenir des densités de courant d'émission suffisantes, au moins égales à 0,1 A/cm2. Par ailleurs, l'emplacement des sites émissifs n'est pas prévisible, ce qui peut constituer un incon vénient pour des applications pratiques. In order to increase the electronic emission, it is therefore sought to increase the density of emission sites. To date, the best results provide site densities of the order of 106 / cm2, ie 10-2 / @ tm2. These values are too low to obtain sufficient emission current densities, at least equal to 0.1 A / cm2. Moreover, the location of the emissive sites is not predictable, which can constitute a drawback for practical applications.

Toutefois, W. Zhu et al. (Appl. Phys. Lett. 75, p. 873 1999) ont réussi à réaliser des cathodes en carbone sous forme de nanotubes avec une densité de sites émissifs de l'ordre de 107/cm2, la densité de courant obtenue étant de l'ordre de 0,5 A/cm2 ; mais, cette valeur est encore trop faible pour que ce matériau soit utilisable en pratique. However, W. Zhu et al. (Appl. Phys. Lett. 75, p. 873 1999) have succeeded in producing carbon cathodes in the form of nanotubes with a density of emissive sites of the order of 107 / cm2, the current density obtained being order of 0.5 A / cm2; however, this value is still too low for this material to be usable in practice.

L'invention remédie à ces inconvénients. Elle permet d'atteindre des densités de sites d'émission de l'ordre de 1012/cm2 et donc d'augmenter de plusieurs ordres de grandeur les densités de courant. The invention overcomes these drawbacks. It makes it possible to achieve emission site densities of the order of 1012 / cm2 and therefore to increase the current densities by several orders of magnitude.

La cathode selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte une couche ou un substrat en un matériau isolant ou à faible affinité électronique et des sites émetteurs d'électrons créés artificiellement, ces sites ayant, de préfé- rence, une densité prédéterminée comprise entre 10$ et 1013/cmz. Ces sites sont créés à partir de zones à forte affinité électronique et/ou conductrices. On pense (sans que l'invention soit limitée à cette interprétation) que l'émission d'électrons (les sites) s'effectue à la transition entre les zones à forte affinité électronique et/ou conductrices et la couche ou substrat conducteur ou à faible affinité électronique. Ainsi, les sites émetteurs seraient constitués par la transition entre les zones et le reste de la couche ou substrat. Cependant, dans ce qui suit, pour simplifier, on désignera quelquefois de la même manière les sites et les zones. The cathode according to the invention is characterized in that it comprises a layer or a substrate made of an insulating or low electron affinity material and electron-emitting sites created artificially, these sites preferably having a predetermined density. between $ 10 and 1013 / cmz. These sites are created from areas with strong electronic affinity and / or conductors. It is believed (without the invention being limited to this interpretation) that the emission of electrons (the sites) takes place at the transition between the areas with high electronic affinity and / or conductors and the conductive layer or substrate or at low electron affinity. Thus, the emitting sites would be formed by the transition between the zones and the rest of the layer or substrate. However, in the following, for simplicity, the sites and areas will sometimes be referred to in the same way.

Ainsi, l'invention s'écarte des voies explorées jusqu'à présent, qui consistaient à obtenir naturellement, par le choix du matériau, des densités de sites émetteurs plus élevées. L'invention permet de sélectionner le matériau dans une large gamme. I1 suffit, de façon générale, que le matériau dans lequel on prévoit des sites émetteurs créés artificiellement soit iso lant ou à faible affinité électronique. Thus, the invention departs from the routes explored until now, which consisted in naturally obtaining, by the choice of material, higher emitter site densities. The invention allows the material to be selected from a wide range. In general, it suffices that the material in which the artificially created emitter sites are provided is insulating or of low electron affinity.

Outre le degré de liberté supplémentaire qu'offre le choix du matériau, l'invention permet des densités de sites plus élevées. In addition to the additional degree of freedom offered by the choice of material, the invention allows higher site densities.

De plus, l'invention permet, dans certains cas, de contrôler les emplacements des sites créés artificiellement. En effet, dans un mode de réalisation préféré, les emplacements créés artificiellement sont prédéfinis. In addition, the invention makes it possible, in certain cases, to control the locations of artificially created sites. Indeed, in a preferred embodiment, the artificially created locations are predefined.

Selon une réalisation, les matériaux dans lesquels on crée des sites émetteurs artificiels sont choisis dans le groupe comprenant : le diamant monocristallin ou polycristallin, le carbone de structure analogue au diamant (DLC, diamond like car- bon), un matériau à faible affinité électronique à base de car bone tel que ta-C ou ta-C:N, un matériau amorphe très faiblement conducteur tel que a-Si, a-C:H: ou a-SiC, un matériau à grande bande interdite tel que le nitrure d'aluminium, AlN, ou le ni- trare de gallium, GaN, et un matériau isolant tel que l'oxyde de magnésium MgO ou l'oxyde de titane Ti02. L'invention concerne aussi un procédé pour réaliser une cathode conforme à l'invention. According to one embodiment, the materials in which artificial emitter sites are created are chosen from the group comprising: monocrystalline or polycrystalline diamond, carbon with a structure similar to diamond (DLC, diamond-like carbon), a material with low electronic affinity. based on carbon such as ta-C or ta-C: N, a very weakly conductive amorphous material such as a-Si, aC: H: or a-SiC, a material with a large forbidden band such as the nitride of aluminum, AlN, or gallium nitrate, GaN, and an insulating material such as magnesium oxide MgO or titanium oxide TiO2. The invention also relates to a method for producing a cathode in accordance with the invention.

Ce procédé est caractérisé en ce que les sites émet teurs sont réalisés soit par modification locale des propriétés de conduction d'un matériau isolant, soit par des modifications locales d'affinité électronique quand on fait appel à un matériau à faible affinité électronique. This process is characterized in that the emitting sites are produced either by local modification of the conduction properties of an insulating material, or by local modifications of electronic affinity when a material with low electronic affinity is used.

selon un mode de réalisation, la modification locale est obtenue par irradiation en surface de zones d'emplacements prédéfinis avec un faisceau électronique ou ionique de section comprise entre 1 et 100 nm. according to one embodiment, the local modification is obtained by surface irradiation of zones of predefined locations with an electron or ion beam with a section between 1 and 100 nm.

En variante, on fait appel à des ions lourds qui four nissent des sites émetteurs artificiels avec un positionnement aléatoire. Dans ce cas, l'impact de chaque ion crée un site et la densité de sites est alors directement égale à la dose implantée. Ainsi, une dose de 1010 atomes/cm2 induira 1010 sites/cm2, les sites étant séparés par une distance moyenne de 10-5 cm, c'est-à- dire 100 nm. Alternatively, heavy ions are used which provide artificial emitter sites with random positioning. In this case, the impact of each ion creates a site and the density of sites is then directly equal to the implanted dose. Thus, a dose of 1010 atoms / cm2 will induce 1010 sites / cm2, the sites being separated by an average distance of 10-5 cm, ie 100 nm.

En variante, les sites émetteurs sont créés à l'aide d'impulsions localisées de courant électrique. Ces impulsions modifient les propriétés de conduction de la couche ou du subs trat, là où elles sont appliquées. Alternatively, the emitter sites are created using localized pulses of electric current. These pulses change the conduction properties of the layer or substrate where they are applied.

Quel que soit le procédé utilisé, celui-ci crée, en plus de modifications locales en surface, des modifications lo cales en volume, à savoir qu'on forme des canaux conducteurs. Whatever process is used, it creates, in addition to local surface modifications, local volume modifications, ie conductive channels are formed.

Pour des matériaux à base de carbone de type sp3, les canaux conducteurs créés sont de type sp2. For carbon-based materials of type sp3, the conductive channels created are of type sp2.

Dans un matériau amorphe très faiblement conducteur, les canaux conducteurs sont des canaux cristallins. Dans ce cas, la conduction est améliorée de plusieurs ordres de grandeur. In a very weakly conductive amorphous material, the conductive channels are crystalline channels. In this case, the conduction is improved by several orders of magnitude.

Les canaux conducteurs peuvent aussi être réalisés par dopage grâce à l'implantation d'atomes dopants. The conductive channels can also be produced by doping thanks to the implantation of doping atoms.

Dans le cas des matériaux isolants, les canaux conduc teurs sont par exemple la conséquence de la création de défauts ou d'une désoxydation localisée. Dans un mode de réalisation, la cathode est fabriquée indépendamment de la grille d'extraction des électrons. Dans une autre réalisation, la cathode est monolithique, c'est-à-dire que cette cathode et la grille d'extraction sont fabriquées simulta nément. In the case of insulating materials, the conductive channels are for example the consequence of the creation of defects or of localized deoxidation. In one embodiment, the cathode is fabricated independently of the electron extraction grid. In another embodiment, the cathode is monolithic, that is to say that this cathode and the extraction grid are manufactured simultaneously.

Dans les deux cas, la fabrication est soit de type série, soit de type parallèle. La fabrication de type série consiste à utiliser un faisceau unique balayant la surface sur laquelle on veut créer des sites émetteurs, ce faisceau étant activé aux emplacements prédéfinis. La fabrication parallèle consiste à produire simultanément une pluralité de faisceaux atteignant des emplacements prédéfinis. In both cases, the production is either of the series type or of the parallel type. Serial type manufacturing consists of using a single beam scanning the surface on which it is desired to create emitting sites, this beam being activated at the predefined locations. Parallel manufacturing involves simultaneously producing a plurality of beams reaching predefined locations.

Dans le cas d'une réalisation monolithique, on peut réaliser une ou plusieurs autres électrodes en même temps que la cathode et la grille d'extraction. In the case of a monolithic embodiment, one or more other electrodes can be produced at the same time as the cathode and the extraction grid.

L'invention concerne également une triode utilisant une cathode conforme à l'invention. on a constaté qu'une telle triode pouvait être utilisée à des fréquences de l'ordre de 10 GHz alors que jusqu'à présent on avait réussi à atteindre des fréquences de 4 GHz. The invention also relates to a triode using a cathode in accordance with the invention. it has been found that such a triode could be used at frequencies of the order of 10 GHz, whereas until now it had been possible to reach frequencies of 4 GHz.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels les figures 1 et la, 2, 3a à 3c, 4a à 4d, et 5a à 5c sont des schémas illustrant des procédés, conformes à l'inven tion, de fabrication de cathode, cette fabrication étant effec tuée indépendamment de la grille d'extraction, les figures 6a à 6b, 7a à 7c, 8a à 8d, 9a à 9d et 10a à 10d sont des schémas illustrant des procédés de fabrication, conformes à l'invention, de cathodes et de grilles d'extraction, la figure 11 illustre une cathode conforme à l'inven tion avec une grille d'extraction ainsi qu'une autre électrode, la figure 12 est un schéma d'un tube utilisant une cathode conforme à l'invention, la figure 13 est un schéma d'un tube analogue à celui de la figure 12 mais pour une variante, la figure 14 est un schéma d'un canon à électrons com- portant une cathode conforme à l'invention, les figures 15, 15a et 15b sont des schémas d'un tube oscillateur comportant une cathode conforme à l'invention, la figure 16 est un schéma d'une triode comportant une cathode conforme à l'invention, et la figure 17 est un schéma d'une triode pour une variante. Other characteristics and advantages of the invention will become apparent with the description of some of its embodiments, the latter being made with reference to the accompanying drawings in which FIGS. 1 and 1a, 2, 3a to 3c, 4a to 4d, and 5a to 5c are diagrams illustrating methods, according to the invention, for manufacturing a cathode, this manufacturing being carried out independently of the extraction grid, FIGS. 6a to 6b, 7a to 7c, 8a to 8d, 9a to 9d and 10a to 10d are diagrams illustrating manufacturing processes, according to the invention, of cathodes and extraction grids, FIG. 11 illustrates a cathode according to the invention with a grid d 'extraction as well as another electrode, FIG. 12 is a diagram of a tube using a cathode according to the invention, FIG. 13 is a diagram of a tube similar to that of FIG. 12 but for a variant, FIG. 14 is a diagram of an electron gun comprising a cathod e according to the invention, FIGS. 15, 15a and 15b are diagrams of an oscillator tube comprising a cathode according to the invention, FIG. 16 is a diagram of a triode comprising a cathode according to the invention, and Figure 17 is a schematic of a triode for an alternative.

On va tout d'abord décrire en relation avec les figures 1, la, 2, 3a à 3c, 4a à 4d, 5a à 5c plusieurs procédés permettant de fabriquer une cathode d'émission d'électrons, cette fabrication étant effectuée indépendamment de celle de la grille d'extraction des électrons. We will first of all describe in relation to FIGS. 1, 1a, 2, 3a to 3c, 4a to 4d, 5a to 5c several methods making it possible to manufacture an electron emission cathode, this manufacture being carried out independently of that of the electron extraction grid.

La fabrication peut être du type série ou du type parallèle. Les figures 1, la et 2 illustrent des procédés de fabrication de type série. The production can be of the series type or of the parallel type. FIGS. 1, 1a and 2 illustrate production methods of the series type.

Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et la, on part d'un matériau émetteur qui, d'une façon géné rale, est un matériau isolant ou à faible affinité électronique, déposé sous forme de couche 20, d'épaisseur 10 à 100 nm sur un substrat conducteur 22, par exemple en silicium dopé ou bien un substrat quelconque(par exemple en verre) recouvert d'une couche métallique. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 1a, the starting point is an emitter material which, in general, is an insulating material or material with low electronic affinity, deposited in the form of a layer 20, of thickness 10. at 100 nm on a conductive substrate 22, for example of doped silicon or else any substrate (for example of glass) covered with a metal layer.

Sur la couche 20, en des emplacements prédéterminés, on focalise un faisceau électronique ou ionique 24. Ainsi, en chaque emplacement 261, 262, etc. sur lequel a été focalisé le faisceau 24, on crée des sites émetteurs d'électrons. On layer 20, at predetermined locations, an electron or ion beam 24 is focused. Thus, at each location 261, 262, etc. on which the beam 24 has been focused, electron-emitting sites are created.

Les zones irradiées par le faisceau 24 ont chacune une section sensiblement circulaire de diamètre de 1 à 100 nm. Le pas entre deux zones successives est compris entre 5 et 500 nm. The areas irradiated by the beam 24 each have a substantially circular section with a diameter of 1 to 100 nm. The pitch between two successive zones is between 5 and 500 nm.

De façon générale, afin d'obtenir un effet de champ optimal sur chaque site, on choisira de préférence un pas supé rieur ou égal à deux fois la hauteur des canaux conducteurs, c'est-à-dire à l'épaisseur de la couche 20. Dans le cas contraire, il y aurait diminution de l'effet de pointe de chaque canal et donc une diminution du courant total émis. In general, in order to obtain an optimum field effect on each site, a pitch greater than or equal to twice the height of the conductive channels, that is to say the thickness of the layer, will preferably be chosen. 20. Otherwise, there would be a decrease in the peak effect of each channel and therefore a decrease in the total current emitted.

Pour obtenir une zone irradiée d'un diamètre compris entre 1 et 100 nm on utilise un faisceau électronique ou ionique de même taille. To obtain an irradiated zone with a diameter of between 1 and 100 nm, an electron or ion beam of the same size is used.

Pour créer le faisceau électronique d'irradiation, dans un exemple, on utilise un faisceau du type de celui mis en oeuvre dans un microscope électronique à transmission. Un tel faisceau permet un diamètre de l'ordre de 1 nm avec un courant de 1 nA. Dans ce cas, si le pas entre deux impacts, c'est-à-dire entre deux emplacements déterminés, est de 5 nm, on obtient des densités de sites émissifs de 4.1012/Cm2. To create the irradiation electron beam, in one example, a beam of the type used in a transmission electron microscope is used. Such a beam allows a diameter of the order of 1 nm with a current of 1 nA. In this case, if the pitch between two impacts, that is to say between two determined locations, is 5 nm, emissive site densities of 4.1012 / Cm2 are obtained.

Si on fait appel à un faisceau de taille de 5 nm du type de ceux fournis par les masqueurs électroniques utilisés pour la lithographie électronique à haute résolution, avec un pas de 20 nm, les densités de sites émissifs sont alors de 2,5x101l/cm2. If we use a beam of size 5 nm of the type provided by the electronic maskers used for high-resolution electron lithography, with a step of 20 nm, the emissive site densities are then 2.5x101l / cm2 .

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, au lieu de faire appel à un faisceau d'électrons ou à un faisceau d'ions, on utilise une pointe 30 dont la section de contact avec la couche 20 a un diamètre inférieur à 20 nm et cette pointe est associée à un générateur (non montré) d'impulsions électriques 31 qui produit les impulsions en des emplacements prédéterminés 261, 262. Chaque impulsion modifie les propriétés électriques de la couche émettrice 20, c'est-à-dire transforme les emplacements correspondants en des zones conductrices et/ou à haute affinité électronique. In the embodiment shown in FIG. 2, instead of using an electron beam or an ion beam, a tip 30 is used, the contact section of which with the layer 20 has a diameter of less than 20. nm and this tip is associated with a generator (not shown) of electrical pulses 31 which produces the pulses at predetermined locations 261, 262. Each pulse modifies the electrical properties of the emitting layer 20, that is to say transforms the corresponding locations in conductive and / or high electron affinity zones.

Dans un exemple : la section de l'extrémité de la pointe 30 a un diamètre de 10 nm, le matériau de la couche 20 est une couche de carbone amorphe d'épaisseur 20 nm, le pas est de 50 nm et les impulsions électriques 31 ont une amplitude de<B>10</B> V. In one example: the section of the end of the tip 30 has a diameter of 10 nm, the material of the layer 20 is an amorphous carbon layer with a thickness of 20 nm, the pitch is 50 nm and the electrical pulses 31 have an amplitude of <B> 10 </B> V.

On va maintenant décrire en relation avec les figures 3a à 3c, 4a à 4d et 5a à 5c, un procédé de fabrication d'une cathode émettrice d'électrons dans laquelle les sites sont réa lisés simultanément, c'est-à-dire en parallèle. A description will now be given in relation to FIGS. 3a to 3c, 4a to 4d and 5a to 5c, a method of manufacturing an electron-emitting cathode in which the sites are produced simultaneously, that is to say in parallel.

Dans l'exemple représenté sur les figures 3a et 3c, les sites sont réalisés à l'aide de faisceaux électroniques ou ioniques. In the example shown in Figures 3a and 3c, the sites are produced using electron or ion beams.

La première étape du procédé consiste à déposer un masque de protection 32 (figure 3a) sur la couche 20. Ce masque, d'épaisseur de 100 à 1000 nm comporte des ouvertures 36 de dia mètre compris entre 50 et 100 nm séparées par un pas de 200 à 500 nm. Le matériau constitutif du masque de protection 32 est par exemple une résine du type de celles couramment utilisées dans les procédés de lithographie à haute résolution. Ce matériau peut être aussi un métal lourd (par exemple le molybdène ou le tungstène) afin de bloquer les faisceaux électroniques ou ioniques de haute énergie. The first step of the process consists in depositing a protective mask 32 (FIG. 3a) on the layer 20. This mask, with a thickness of 100 to 1000 nm, has openings 36 with a diameter of between 50 and 100 nm separated by a pitch. from 200 to 500 nm. The material constituting the protective mask 32 is for example a resin of the type of those commonly used in high resolution lithography processes. This material can also be a heavy metal (for example molybdenum or tungsten) in order to block high energy electron or ion beams.

Au cours d'une seconde étape (figure 3b), la couche 20 est exposée à un faisceau parallèle 34 d'ions ou d'électrons à travers les ouvertures 36 du masque 32. During a second step (FIG. 3b), the layer 20 is exposed to a parallel beam 34 of ions or electrons through the openings 36 of the mask 32.

On obtient ainsi des sites émetteurs d'électrons 381, 382, etc. au droit des ouvertures 36 avec une densité prédéfinie, celle des ouvertures du masque 32. Avec des ouvertures 36 de diamètre 50 à 100 nm et un pas de 200 à 500 nm, la densité de sites émetteurs peut atteindre 1010/cm2. In this way, electron emitting sites 381, 382, etc. are obtained. in line with the apertures 36 with a predefined density, that of the apertures of the mask 32. With apertures 36 with a diameter of 50 to 100 nm and a pitch of 200 to 500 nm, the density of emitter sites can reach 1010 / cm 2.

Ces valeurs ne sont, bien entendu, données qu'à titre d'exemple. On peut en effet faire appel à des techniques de lithographie électronique permettant des ouvertures de diamètre de 10 nm avec un espacement minimum entre motifs compris entre 30 et 50 nm. Dans ce cas, la densité de sites émetteurs est sen siblement supérieure. These values are, of course, given only by way of example. Electronic lithography techniques can in fact be used which allow openings with a diameter of 10 nm with a minimum spacing between patterns of between 30 and 50 nm. In this case, the density of emitting sites is significantly higher.

Au cours d'une dernière étape, le masque de protection 32 est éliminé, par exemple par attaque chimique. On obtient ainsi une couche 20 génératrice d'électrons (figure 3c) avec des sites émetteurs 381, 382,... créés artificiellement. During a last step, the protective mask 32 is removed, for example by chemical attack. An electron-generating layer 20 is thus obtained (FIG. 3c) with emitter sites 381, 382, ... created artificially.

Dans une variante (non montrée), à la place d'un fais ceau d'électrons ou d'ions 34, on fait appel à une irradiation avec des ions lourds (par exemple d'Antimoine ou de Xénon) ou bien des agrégats (par exemple C60) éventuellement multichargés, et donc de très forte énergie par exemple de 50 MeV à 1 GeV. Dans ce cas, l'irradiation peut être effectuée directement sur la couche 20 sans faire appel à un masque 32. Les sites émetteurs ou canaux conducteurs et/ou de forte affinité électronique sont créés le long de la trace des ions ou agrégats dans le matériau de la couche 20. Dans ce cas, les sites émetteurs ne se trouvent pas en des positions prédéterminées. Toutefois, la densité de tels sites émetteurs est contrôlable par la dose d'ions lourds ou agrégats. In a variant (not shown), instead of an electron or ion beam 34, use is made of irradiation with heavy ions (for example antimony or xenon) or else aggregates ( for example C60) possibly multicharged, and therefore of very high energy, for example from 50 MeV to 1 GeV. In this case, the irradiation can be carried out directly on the layer 20 without using a mask 32. The emitter sites or conductive channels and / or high electron affinity are created along the trace of the ions or aggregates in the material. of the layer 20. In this case, the transmitting sites are not in predetermined positions. However, the density of such emitter sites can be controlled by the dose of heavy ions or aggregates.

Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 4a à 4d, les sites émetteurs sont réalisés en parallèle à l'aide d'un champ électrique. In the embodiment shown in FIGS. 4a to 4d, the emitting sites are produced in parallel using an electric field.

Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on dépose sur la couche 20 un masque isolant 40 (figure 4a) présentant des ouver tures de diamètre compris entre 50 et 100 nm avec un pas de 200 à 500 nm. Ce masque isolant est, par exemple, en silice ou en nitrure de silicium. Son épaisseur dépend de la tension qui sera appliquée au cours des étapes suivantes. Avec un champ de cla quage de l'ordre de 500 V/pm, une tension appliquée de 100 volts, l'épaisseur d'isolant sera de l'ordre de 300 nm. For the implementation of this method, an insulating mask 40 is deposited on layer 20 (FIG. 4a) having openings with a diameter of between 50 and 100 nm with a pitch of 200 to 500 nm. This insulating mask is, for example, made of silica or of silicon nitride. Its thickness depends on the voltage that will be applied during the following steps. With a breakdown field of the order of 500 V / pm, an applied voltage of 100 volts, the insulation thickness will be of the order of 300 nm.

Après le dépôt de l'isolant 40, on procède au dépôt d'une couche métallique 42 (figure 4b) d'épaisseur un micron environ. Le métal de la couche 42 remplit les ouvertures du masque isolant 40 et vient en contact, par ces ouvertures, avec la couche 20. After the insulation 40 has been deposited, a metal layer 42 (FIG. 4b) of approximately one micron thickness is deposited. The metal of the layer 42 fills the openings of the insulating mask 40 and comes into contact, through these openings, with the layer 20.

Après dépôt de la couche 42, on applique à cette der nière une impulsion 44, par exemple de 100 volts. Cette impulsion est, dans un exemple, appliquée pendant une durée inférieure à une seconde. La tension et la durée sont choisies de manière à modifier localement, au droit des ouvertures de la couche 40, les propriétés électriques du matériau émetteur de la couche 20 (figure 4c). Enfin, au cours d'une dernière étape on élimine les couches 40 et 42, par exemple par attaque chimique, ce qui laisse la couche 20 nue avec des canaux conducteurs 461, 462 formant des émetteurs d'électrons. After deposition of the layer 42, a pulse 44, for example of 100 volts, is applied to the latter. This pulse is, in one example, applied for a period of less than one second. The voltage and the duration are chosen so as to locally modify, in line with the openings of the layer 40, the electrical properties of the emitting material of the layer 20 (FIG. 4c). Finally, during a last step, the layers 40 and 42 are removed, for example by chemical attack, which leaves the layer 20 bare with conductive channels 461, 462 forming electron emitters.

Dans la variante représentée sur les figures 5a à 5c, au lieu de faire appel à un masque isolant 40 pour définir les sites, on utilise un réseau de pointes conductrices 501, 502, etc. formées à la surface 52 d'un substrat conducteur 54 (figure 5a). Ce réseau de pointes 501, 502, etc. est appliqué sur la surface de la couche 20 en même temps qu'on applique une impul sion électrique 56 (figure 5b) au substrat conducteur 54. In the variant shown in FIGS. 5a to 5c, instead of using an insulating mask 40 to define the sites, an array of conductive tips 501, 502, etc. is used. formed on the surface 52 of a conductive substrate 54 (FIG. 5a). This network of points 501, 502, etc. is applied to the surface of the layer 20 at the same time as applying an electrical pulse 56 (Figure 5b) to the conductive substrate 54.

Comme dans le mode de réalisation précédemment décrit, la tension de l'impulsion 56 et sa durée sont choisies pour modifier localement, dans les sites se trouvant au droit des pointes, les propriétés de conduction du matériau émetteur de la couche 20. Comme dans le cas précédent, on obtient un réseau 461, 462, etc. de canaux conducteurs (figure 5c). La densité est égale à la densité du réseau de pointes. As in the embodiment described above, the voltage of the pulse 56 and its duration are chosen to locally modify, in the sites located to the right of the points, the conduction properties of the emitting material of the layer 20. As in the previous case, we obtain a network 461, 462, etc. conductive channels (Figure 5c). The density is equal to the density of the network of points.

on va maintenant décrire en relation avec les figures 6a et 6b, 7a à 7c, 8a à 8d, 9a à 9d et 10a à lod, un procédé de fabrication de cathode de type monolithique consistant à fabri quer simultanément, sur un même substrat, les sources d'électrons et la grille d'extraction de ces électrons. a description will now be given in relation to FIGS. 6a and 6b, 7a to 7c, 8a to 8d, 9a to 9d and 10a to lod, a method for manufacturing a monolithic type cathode consisting in simultaneously manufacturing, on the same substrate, the sources of electrons and the grid for extracting these electrons.

Comme dans la réalisation précédemment décrite (fabri cation de générateurs d'électrons indépendamment de la grille d'extraction), on peut soit faire appel à un procédé série, soit faire appel à un procédé parallèle pour la fabrication des sites émetteurs d'électrons. As in the embodiment described above (manufacture of electron generators independently of the extraction grid), it is possible either to use a series method, or to use a parallel method for the manufacture of the electron emitting sites.

Les figures 6a et 6b représentent un procédé de fabri cation de type série. FIGS. 6a and 6b represent a production process of the series type.

Dans cet exemple, sur la couche 20 de matériau émet teur, on dépose un masque isolant 60 d'épaisseur de 100 à 500 nm ; le masque 60 est en silice ou en nitrure de silicium. Sur la couche isolante 60, on dépose un métal conducteur 62 d'épaisseur comprise entre 50 et 300 nm. La couche métallique 62 est gravée, par exemple par lithographie puis attaque chimique ou attaque ionique réactive, de façon à créer des ouvertures circulaires 66 de diamètre de 50 à 200 nm dans cette couche 62. La couche 62 est destinée à constituer la grille d'extraction. In this example, on the layer 20 of emitting material, an insulating mask 60 with a thickness of 100 to 500 nm is deposited; the mask 60 is made of silica or of silicon nitride. On the insulating layer 60, a conductive metal 62 with a thickness of between 50 and 300 nm is deposited. The metal layer 62 is etched, for example by lithography followed by chemical attack or reactive ionic attack, so as to create circular openings 66 with a diameter of 50 to 200 nm in this layer 62. Layer 62 is intended to constitute the grid of extraction.

On enlève ensuite la partie de la couche isolante 60 se trouvant au droit des ouvertures 66, par exemple par attaque chimique, de façon à créer des cavités 64 de diamètre plus important que les ouvertures 66 de façon à éviter toute interac tion entre le faisceau et l'isolant, l'interaction pouvant créer des charges parasites. The part of the insulating layer 60 located in line with the openings 66 is then removed, for example by chemical attack, so as to create cavities 64 of larger diameter than the openings 66 so as to avoid any interaction between the beam and the insulator, the interaction being able to create parasitic charges.

Enfin, un faisceau électronique ou ionique 70 est cen tré sur chaque ouverture de façon à irradier le centre de la couche 20 au droit de l'ouverture 66 correspondante, ce qui crée les sites émetteurs 721, 722, etc. Finally, an electron or ion beam 70 is centered on each opening so as to irradiate the center of the layer 20 to the right of the corresponding opening 66, which creates the emitting sites 721, 722, etc.

Lorsque la couche 20 est isolante ou très faiblement conductrice, la couche isolante 60 n'est pas indispensable, c'est-à-dire que la grille 62 est déposée directement sur la couche 20. When the layer 20 is insulating or very weakly conducting, the insulating layer 60 is not essential, that is to say that the gate 62 is deposited directly on the layer 20.

Dans les modes de réalisation représentés sur les figures 7a à 7c, la fabrication des sites est du type parallèle. Dans cet exemple, on prévoit (comme décrit en relation avec la figure 6a), sur la couche 20 de matériau émetteur, une couche isolante 60 et sur cette couche isolante, une couche conductrice 62 dans laquelle on grave des ouvertures 74 et sous laquelle on réalise, par attaque chimique, des cavités 76 de l'isolant 60. Dans ce cas, les ouvertures 74 ont un diamètre compris entre 50 et 100 nm et le pas entre deux ouvertures 74 voisines est compris entre 200 et 500 nm. In the embodiments shown in Figures 7a to 7c, the fabrication of the sites is of the parallel type. In this example, there is provided (as described in relation with FIG. 6a), on the layer 20 of emitting material, an insulating layer 60 and on this insulating layer, a conductive layer 62 in which openings 74 are etched and under which there is an insulating layer. produces, by chemical attack, cavities 76 of the insulator 60. In this case, the openings 74 have a diameter of between 50 and 100 nm and the pitch between two neighboring openings 74 is between 200 and 500 nm.

Ensuite (figure 7b), on expose la couche conductrice 62 à un faisceau parallèle 78 d'électrons ou d'ions. La direction du faisceau parallèle est perpendiculaire à la face de la couche 62. Ainsi, les ouvertures 74 constituent des diaphragmes qui permettent que le faisceau 78 atteigne seulement la couche 20 au droit des ouvertures 74. On notera que, dans ce cas, on a intérêt à limiter le diamètre des ouvertures 74 pour obtenir un positionnement correct des sites émetteurs 801, 902 sur la cou che 20. Next (FIG. 7b), the conductive layer 62 is exposed to a parallel beam 78 of electrons or ions. The direction of the parallel beam is perpendicular to the face of the layer 62. Thus, the openings 74 constitute diaphragms which allow the beam 78 only to reach the layer 20 in line with the openings 74. It will be noted that, in this case, we have interest in limiting the diameter of the openings 74 to obtain a correct positioning of the emitting sites 801, 902 on the layer 20.

Si le diamètre des ouvertures 74 utilisées pour créer les sites 801, 882, etc. est insuffisant pour un fonctionnement normal, au cours d'une dernière étape (figure 7c), on agrandit ces ouvertures de façon à constituer des ouvertures 84 de diamètre plus important, par exemple compris entre 100 et 200 nm. If the diameter of the openings 74 used to create the sites 801, 882, etc. is insufficient for normal operation, during a last step (FIG. 7c), these openings are enlarged so as to constitute openings 84 of larger diameter, for example between 100 and 200 nm.

Comme dans le mode de réalisation précédemment décrit, si le matériau de la couche 20 est isolant ou faiblement conducteur, la grille d'extraction 62 peut être déposée directement sur la couche 20. As in the embodiment described above, if the material of the layer 20 is insulating or weakly conductive, the extraction grid 62 can be deposited directly on the layer 20.

Dans l'exemple représenté sur les figures 8a à 8d, on effectue une fabrication des sites émetteurs autoalignés avec les ouvertures de la grille d'extraction. In the example shown in FIGS. 8a to 8d, the self-aligned emitter sites are fabricated with the openings of the extraction grid.

A cet effet, au cours d'une première étape (figure 8a), sur la couche 20 de matériau émetteur, on dépose une couche isolante 86 sur laquelle on dépose une couche métallique 88 destinée à constituer la grille. Cette couche métallique 88 est recouverte par une couche de résine 90. To this end, during a first step (FIG. 8a), on the layer 20 of emitting material, an insulating layer 86 is deposited on which a metallic layer 88 intended to constitute the gate is deposited. This metallic layer 88 is covered by a resin layer 90.

La couche de résine 90 est ensuite balayée par un faisceau électronique ou ionique 92 localisé en des emplacements prédéterminés qui crée, à travers les couches 86, 88 et 90 des sites émetteurs 941, 942, etc. par exemple espacés selon un pas de 200 à 1000 nm. The resin layer 90 is then scanned by an electron or ion beam 92 located at predetermined locations which creates, through the layers 86, 88 and 90, emitter sites 941, 942, etc. for example spaced at a pitch of 200 to 1000 nm.

L'irradiation à l'aide du faisceau 92 crée aussi une modification de la couche de résine 90 qui peut être développée pour obtenir des ouvertures 961, 962, etc. (figure 8b) en des emplacements qui correspondent naturellement à ceux des sites émetteurs 941, 942, etc. The irradiation with the aid of the beam 92 also creates a modification of the resin layer 90 which can be developed to obtain openings 961, 962, etc. (FIG. 8b) at locations which naturally correspond to those of the transmitting sites 941, 942, etc.

Ces ouvertures 961,... de la couche 90 de résine sont mises à profit pour réaliser des ouvertures 981,... dans la couche métallique 88 et des cavités 1001 de la couche d'isolant 86, sous les ouvertures 981,... (figure 8c). L'illumination de la résine est utilisée pour réaliser les ouvertures 981,... de la grille 88. These openings 961, ... of the resin layer 90 are used to make openings 981, ... in the metal layer 88 and cavities 1001 of the insulating layer 86, under the openings 981, .. (figure 8c). The illumination of the resin is used to make the openings 981, ... of the grid 88.

Enfin (figure 8d), la couche de résine 90 est éliminée. Ce procédé permet un alignement aisé des sites 941 avec les ouvertures 981 de la grille 88 d'extraction des électrons. Finally (Figure 8d), the resin layer 90 is removed. This method allows easy alignment of the sites 941 with the openings 981 of the electron extraction gate 88.

Comme dans les modes de réalisation précédemment décrits, si le matériau de la couche 20 est isolant ou très fai blement conducteur, on dépose la couche 88 directement sur la couche 20. As in the previously described embodiments, if the material of layer 20 is insulating or very weakly conductive, layer 88 is deposited directly on layer 20.

En variante, le faisceau 92 est remplacé par une mul tiplicité de faisceaux localisés. Le faisceau électronique ou ionique 92 peut aussi être remplacé par un faisceau à ions lourds multichargés qui fournit un positionnement aléatoire. Dans ce cas, la réalisation est de type parallèle ; elle présente le même avantage d'autoalignement des sites et des ouvertures de la grille. As a variant, the beam 92 is replaced by a multiplicity of localized beams. The electron or ion beam 92 can also be replaced by a multicharged heavy ion beam which provides random positioning. In this case, the realization is of the parallel type; it has the same advantage of self-aligning sites and grid openings.

Les figures 9a à 9d illustrent un procédé de fabrica tion de sites émetteurs de type parallèle à l'aide d'une impul sion de tension. FIGS. 9a to 9d illustrate a method of fabricating parallel type emitter sites using a voltage pulse.

Selon ce procédé, on dépose sur la couche 20 de maté riau émetteur une couche isolante 104 sur laquelle on dépose une couche métallique 106 (figure 9a). La couche isolante 104 est par exemple en silice ou en nitrure de silicium. Dans les couches 104 et 106 on forme des ouvertures 1081, 1082, etc. de diamètre de 50 à 100 nm avec un pas de 200 à 500 nm. According to this process, an insulating layer 104 is deposited on the layer 20 of emitting material on which a metallic layer 106 is deposited (FIG. 9a). The insulating layer 104 is for example made of silica or silicon nitride. In the layers 104 and 106, openings 1081, 1082, etc. are formed. with a diameter of 50 to 100 nm with a pitch of 200 to 500 nm.

L'épaisseur de la couche isolante 104 dépend de la tension qui sera appliquée ensuite. Ainsi avec une tension de 100 volts, l'épaisseur de l'isolant est de l'ordre de 300 nm si cet isolant présente un champ de claquage de l'ordre de 500 volts/gm. The thickness of the insulating layer 104 depends on the voltage which will be applied next. Thus with a voltage of 100 volts, the thickness of the insulator is of the order of 300 nm if this insulator has a breakdown field of the order of 500 volts / gm.

Après la réalisation des ouvertures 1081, 1082, on dépose sur la couche 106 et dans les ouvertures 108i, une couche métallique 110 (figure 9b), et on applique une impulsion 112 (figure 9c), par exemple d'une amplitude de 100 volts et de durée inférieure à une seconde. De toute façon, la tension et la durée sont choisies de manière à modifier localement les propriétés électriques de la couche 20 afin de créer des canaux conducteurs, comme précédemment décrit. Enfin (figure 9d), la couche métallique 110 est élimi née et sous les ouvertures de la couche métallique 106, consti tuant la grille d'extraction d'électrons, on forme, par attaque chimique, des cavités 114i. After making the openings 1081, 1082, a metallic layer 110 is deposited on the layer 106 and in the openings 108i (FIG. 9b), and a pulse 112 is applied (FIG. 9c), for example with an amplitude of 100 volts. and lasting less than one second. In any case, the voltage and the duration are chosen so as to locally modify the electrical properties of the layer 20 in order to create conductive channels, as previously described. Finally (FIG. 9d), the metal layer 110 is eliminated and under the openings of the metal layer 106, constituting the electron extraction grid, cavities 114i are formed by chemical etching.

Ce procédé permet aussi un alignement correct des sites émetteurs avec les ouvertures de la grille 106. This method also allows correct alignment of the emitter sites with the openings of the gate 106.

Dans la réalisation que l'on va maintenant décrire en relation avec les figures 10a à 10d, les sites émetteurs sont réalisés par dopage d'un matériau semi-conducteur. In the embodiment which will now be described in relation to FIGS. 10a to 10d, the emitter sites are produced by doping a semiconductor material.

Ce procédé consiste à partir d'un substrat (ou couche) 120 semi-conducteur de type p monocristallin, par exemple en silicium ou en arséniure de gallium, sur lequel on forme, par épitaxie ou implantation ionique, une couche semi-conductrice intrinsèque 122. On dépose ensuite sur la couche 122 une couche isolante 124 qui est recouverte par une couche métallique 126. This process consists of starting with a single crystal p-type semiconductor substrate (or layer) 120, for example made of silicon or gallium arsenide, on which an intrinsic semiconductor layer 122 is formed by epitaxy or ion implantation. An insulating layer 124 which is covered by a metallic layer 126 is then deposited on the layer 122.

Dans la couche 126, on forme, par exemple par litho graphie, des ouvertures 1281, 1282, etc. (figure 10a) dont le diamètre est compris entre 50 et 100 nm avec un pas de 200 à 500 nm. In the layer 126, for example by lithography, openings 1281, 1282, etc. are formed. (FIG. 10a), the diameter of which is between 50 and 100 nm with a pitch of 200 to 500 nm.

Après réalisation des ouvertures 1281, 1282, etc., on irradie, à l'aide d'un faisceau ionique parallèle 130, la couche métallique 126 avec ses ouvertures 1281 à 1282, ce qui permet la réalisation de canaux dopés 1301, 1302, etc. par implantation ionique dans la couche 122. Ces canaux dopés sont de type p (figure 10b). After making the openings 1281, 1282, etc., using a parallel ion beam 130, the metal layer 126 is irradiated with its openings 1281 to 1282, which allows the production of doped channels 1301, 1302, etc. . by ion implantation in the layer 122. These doped channels are of p type (FIG. 10b).

De préférence, les ouvertures 1281, 1282 ont un dia mètre relativement faible, de façon à contrôler les emplacements des zones dopées 1301, 1302, etc. Dans ces conditions, il peut être ensuite nécessaire d'agrandir ces ouvertures 1281, 1282, de façon à réaliser des ouvertures 1321, 1322 de plus grand diamètre (figure 10c) . Dans ce cas, on fait appel à une gravure de type isotrope. Par exemple, une gravure induisant une diminution de 50 nm de l'épaisseur de la couche 126 entraînera une augmentation de 100 nm des ouvertures 132. Après la réalisation des ouvertures 1321, 1322, on réalise, par exemple par attaque chimique, des cavités 1341 sous les ouvertures 1321 formées dans la couche isolante 124 (figure 10d) . Preferably, the openings 1281, 1282 have a relatively small diameter, so as to control the locations of the doped zones 1301, 1302, etc. Under these conditions, it may then be necessary to enlarge these openings 1281, 1282, so as to produce openings 1321, 1322 of larger diameter (FIG. 10c). In this case, an isotropic type etching is used. For example, an etching inducing a reduction of 50 nm in the thickness of the layer 126 will result in an increase of 100 nm of the openings 132. After making the openings 1321, 1322, cavities 1341 are produced, for example by etching, for example. under the openings 1321 formed in the insulating layer 124 (FIG. 10d).

Ce procédé permet d'obtenir des canaux dopés monocris- tallins qui sont autoalignés avec les ouvertures de la grille d'extraction. This process makes it possible to obtain doped monocrystalline channels which are self-aligned with the openings of the extraction grid.

La couche émettrice 20 dans laquelle on implante des sites émetteurs 131i peut être réalisée non seulement de façon simultanée avec une grille d'extraction 136, mais aussi avec au moins une autre électrode 138 (figure 11), selon des procédés analogues à ceux décrits précédemment. Ainsi, dans l'exemple représenté sur la figure 11, sur la grille 136 on a déposé un isolant 140 et l'électrode 138 est formée sur l'isolant 140. L'ouverture 142i de l'électrode 138 est d'un diamètre sensible ment supérieur au diamètre de l'ouverture 144i de la grille 136. The emitting layer 20 in which emitter sites 131i are implanted can be produced not only simultaneously with an extraction grid 136, but also with at least one other electrode 138 (FIG. 11), according to methods similar to those described above. . Thus, in the example shown in FIG. 11, on the grid 136 an insulator 140 has been deposited and the electrode 138 is formed on the insulator 140. The opening 142i of the electrode 138 is of a substantial diameter. ment greater than the diameter of the opening 144i of the grid 136.

La structure représentée sur figure 11 est réalisable avec tous les types de sites émissifs précédemment décrits. The structure shown in FIG. 11 can be produced with all the types of emissive sites described above.

La cathode froide d'émission de champ conforme à l'in vention peut être utilisée pour réaliser des tubes électroniques fonctionnant à des fréquences, notamment de l'ordre de 10 GHz. The cold field emission cathode in accordance with the invention can be used to produce electron tubes operating at frequencies, in particular of the order of 10 GHz.

On va maintenant décrire en relation avec les figures 12 à 17 des tubes électroniques utilisant la cathode conforme à l'invention. Electron tubes using the cathode according to the invention will now be described with reference to FIGS. 12 to 17.

La figure 12 représente un tube à sortie inductive multifaisceau à grille unique. Fig. 12 shows a single gate multibeam inductive output tube.

Ce tube comporte une cathode 150 conforme à l'invention à laquelle est associée une grille plane 152 sur laquelle on applique l'énergie haute fréquence d'entrée. La distance d entre la grille 152 et la cathode 150 peut, suivant l'invention, être choisie de façon relativement indépendante du procédé de fabrication de la cathode. Elle peut donc être suffisamment faible pour que le champ électrique d'extraction soit important au niveau de la cathode, de façon à extraire le courant voulu ; elle peut aussi être assez grande (par exemple 5 à 10 microns) pour que la capacité grille/cathode soit faible et ne court- circuite pas, ou ne perturbe pas, l'énergie hyperfréquence in jectée sur la grille. This tube comprises a cathode 150 in accordance with the invention with which is associated a planar grid 152 to which the input high frequency energy is applied. The distance d between the grid 152 and the cathode 150 can, according to the invention, be chosen relatively independently of the method of manufacturing the cathode. It can therefore be low enough for the electric extraction field to be high at the cathode, so as to extract the desired current; it can also be large enough (for example 5 to 10 microns) so that the grid / cathode capacitance is low and does not short-circuit, or disturb, the microwave energy injected into the grid.

Les électrons engendrés par les sites 151i de la cathode 150 sont aussi extraits de l'espace cathode/grille ; ils sont également modulés en courant en raison du champ hyperfré quence régnant dans cet espace. Ils sont ensuite accélérés par le champ électrique régnant entre cet ensemble et le bloc anode 154, lequel est essentiellement constitué par une cavité 154, dont le fond, plus épais, recueille la majeure partie des électrons. Electrons generated by sites 151i of cathode 150 are also extracted from the cathode / grid space; they are also modulated in current due to the microwave field prevailing in this space. They are then accelerated by the electric field prevailing between this assembly and the anode block 154, which is essentially constituted by a cavity 154, the bottom of which, thicker, collects the major part of the electrons.

Ces électrons modulés en courant et accélérés sous quelques centaines ou quelques milliers de volts cèdent alors leur énergie cinétique sous la forme d'énergie électromagnétique dans la cavité 154. These electrons modulated in current and accelerated under a few hundred or a few thousand volts then give up their kinetic energy in the form of electromagnetic energy in the cavity 154.

La puissance de sortie est extraite à une extrémité latérale 156 de la cavité 154. The output power is extracted at a side end 156 of the cavity 154.

Dans la variante représentée sur la figure 13, on pré voit une grille 158 comportant deux parties se trouvant selon deux surfaces distinctes, à savoir une partie active 160 à une distance d2 de la surface de la cathode 150 et une seconde partie 162 comportant les parties non actives de la grille 158, à une distance dl de la surface 150 supérieure à la distance d2. In the variant shown in FIG. 13, we see a grid 158 comprising two parts located on two distinct surfaces, namely an active part 160 at a distance d2 from the surface of the cathode 150 and a second part 162 comprising the parts non-active gate 158, at a distance d1 from the surface 150 greater than the distance d2.

Cette structure permet, d'une part, de diminuer encore plus la capacité grille/cathode et de fonctionner à des fréquen ces encore plus élevées, et, d'autre part, de rapprocher de la cathode les parties actives 160 de la grille, pour renforcer le champ électrique d'extraction et augmenter le courant ou réduire l'énergie hyperfréquence "d'entrée" injectée sur la grille. This structure makes it possible, on the one hand, to further reduce the grid / cathode capacitance and to operate at even higher frequencies, and, on the other hand, to bring the active parts 160 of the grid closer to the cathode, in order to strengthen the extraction electric field and increase the current or reduce the "input" microwave energy injected into the grid.

Chaque partie active 160 de la grille est reliée à la partie inactive 162 par une partie évasée, notamment conique, 164. De préférence, la forme de ces parties évasées 164 est choisie pour éviter que les faisceaux d'électrons 170 divergent sous l'effet de la charge d'espace et pour que ces faisceaux passent bien aux endroits voulus à travers les parties actives de la grille. Ainsi, les parties évasées 164 forment un wehnelt, c'est-à-dire une lentille électronique. Each active part 160 of the grid is connected to the inactive part 162 by a flared part, in particular conical, 164. Preferably, the shape of these flared parts 164 is chosen to prevent the electron beams 170 from diverging under the effect. of the space charge and so that these beams pass well to the desired places through the active parts of the grid. Thus, the flared parts 164 form a wehnelt, that is to say an electronic lens.

La figure 14 représente un canon à électrons de type à grille unique. Dans cette réalisation, la cathode 172 est réali sée sur une surface sphérique concave, et la grille 174 présente une forme analogue. Les ouvertures de la grille 174 sont, comme décrit ci-dessus, au droit des sites émetteurs de la cathode 172. Fig. 14 shows a single grid type electron gun. In this embodiment, the cathode 172 is made on a concave spherical surface, and the grid 174 has a similar shape. The openings of the grid 174 are, as described above, in line with the emitting sites of the cathode 172.

La forme des surfaces 172 et 174 permet de créer un faisceau d'électrons convergent et donc à haute densité de cou rant pouvant être utilisé dans un tube hyperfréquence de struc- ture classique, par exemple un tube à onde progressive (TOP). The shape of the surfaces 172 and 174 makes it possible to create a converging electron beam and therefore with a high current density which can be used in a microwave tube of conventional structure, for example a traveling wave tube (PTT).

Dans ce contexte, on a affaire à un canon avec une grille de commande unique 174, cette grille n'interceptant pas le faisceau. En d'autres termes, contrairement aux canons à électrons classiques, il n'est pas nécessaire de prévoir de grille formant un masque pour délimiter des zones émissives. De plus, il ne se produit pas d'émission parasite. In this context, we are dealing with a gun with a single control grid 174, this grid not intercepting the beam. In other words, unlike conventional electron guns, it is not necessary to provide a grid forming a mask to delimit emissive zones. In addition, there is no parasitic emission.

Enfin, la grille 174 peut recevoir des signaux de com mande permettant de moduler l'émission des électrons. La modula tion du faisceau est alors effectuée dans le générateur d'élec trons, alors qu'habituellement la génération et la modulation s'effectuent avec deux dispositifs distincts. Finally, the gate 174 can receive control signals making it possible to modulate the emission of the electrons. The modulation of the beam is then carried out in the electron generator, whereas usually the generation and the modulation are carried out with two separate devices.

La figure 15 représente un tube oscillateur comprenant une cathode conforme à l'invention. ce tube oscillateur est du type monotron. Les électrons 182 sortant de l'espace cathode/ grille rentrent aussitôt dans une cavité résonnante 180 où ils sont accélérés par une tension continue VKA, appliquée entre le fond de la cavité et la cathode. Si le temps de séjour t de ces électrons dans la cavité est grand et tel que, approximativement, 2nn < 2nFt < (2n + 1)n, il y a oscillation à la fréquence F, pour autant que la cavité résonne à cette fréquence F, ou à une fréquence proche de F. FIG. 15 represents an oscillator tube comprising a cathode in accordance with the invention. this oscillator tube is of the monotron type. The electrons 182 leaving the cathode / grid space immediately enter a resonant cavity 180 where they are accelerated by a direct voltage VKA, applied between the bottom of the cavity and the cathode. If the residence time t of these electrons in the cavity is large and such that, approximately, 2nn <2nFt <(2n + 1) n, there is oscillation at the frequency F, provided that the cavity resonates at this frequency F , or at a frequency close to F.

En variante, on prévoit, comme dans l'exemple de la figure 12, que les électrons sont accélérés dans un espace grille/cavité et traversent la cavité à vitesse constante, en l'absence d'interactions. As a variant, provision is made, as in the example of FIG. 12, for the electrons to be accelerated in a gate / cavity space and to pass through the cavity at constant speed, in the absence of interactions.

Dans cette variante, comme dans la réalisation repré sentée sur la figure 15, quand il y a oscillation, la fréquence est en étroite relation avec le temps de séjour t, suivant la relation ci-dessus. In this variant, as in the embodiment shown in FIG. 15, when there is oscillation, the frequency is closely related to the residence time t, according to the above relation.

Les dimensions de la cavité et son antenne de couplage 189 sont telles que le mode de résonance présente des composantes importantes de champ électrique parallèle aux faisceaux et localisées à l'endroit où passent ces faisceaux. Si la cavité est rectangulaire (figure 15a), le mode sera, par exemple, un mode

Figure img00180015

avec x = 1, y = 0 et z = k (entier), l'axe y étant parallèle aux faisceaux et les axes x, y et z étant perpendicu- laires entre eux. Si la cavité est cylindrique (figure 15b), le mode sera, par exemple, un mode
Figure img00180019

avec 6 = 0, r = 1 et z = 0, l'axe z étant parallèle aux faisceaux. The dimensions of the cavity and its coupling antenna 189 are such that the resonance mode exhibits significant electric field components parallel to the beams and located at the place where these beams pass. If the cavity is rectangular (figure 15a), the mode will be, for example, a mode
Figure img00180015

with x = 1, y = 0 and z = k (integer), the y axis being parallel to the beams and the x, y and z axes being perpendicular to each other. If the cavity is cylindrical (figure 15b), the mode will be, for example, a mode
Figure img00180019

with 6 = 0, r = 1 and z = 0, the z axis being parallel to the beams.

Dans cette réalisation, on prévoit d'appliquer une tension de polarisation 184 sur une grille 186, ainsi qu'une tension réglable 188 sur l'anode 190. La tension réglable 188 permet de régler la vitesse des électrons et donc le temps t, soit la fréquence de fonctionnement du tube oscillateur. In this embodiment, provision is made to apply a bias voltage 184 to a gate 186, as well as an adjustable voltage 188 to the anode 190. The adjustable voltage 188 makes it possible to adjust the speed of the electrons and therefore the time t, ie the operating frequency of the oscillator tube.

La figure 16 représente une triode à large bande uti lisant une cathode conforme à l'invention. La configuration de cette triode est analogue à celle du tube représenté sur la figure 15, mais s'en distingue par le fait que le montage est de type amplificateur. Figure 16 shows a broadband triode using a cathode according to the invention. The configuration of this triode is similar to that of the tube shown in FIG. 15, but differs from it in that the assembly is of the amplifier type.

La configuration de la triode est telle que le faisceau d'électrons 196 traverse une zone de maximum du champ électrique à une fréquence f donnée. Le réglage de la fréquence f est obtenu, notamment, par des courts-circuits hyperfréquences 198. The configuration of the triode is such that the electron beam 196 crosses a maximum zone of the electric field at a given frequency f. The adjustment of the frequency f is obtained, in particular, by microwave short circuits 198.

Dans la variante représentée sur la figure 17, la cathode conforme à l'invention est utilisée aussi pour constituer une triode amplificatrice à large bande. Dans ce cas, la distance entre la grille 202 et la cathode 204 est variable ; la surface émettrice de chaque site émetteur 206 de la cathode 204 et la densité de ces sites est fonction de la distance cathode-grille à l'endroit où se trouvent ces sites. Lorsque la distance grille- cathode est grande, les sites sont larges mais très espacés, l'espace entre deux sites correspondant à une demi-longueur d'onde. Au contraire, lorsque la distance grille-cathode est faible, les sites sont petits mais peu espacés et donc denses. De cette façon, la densité de courant émise reste la même. In the variant shown in FIG. 17, the cathode in accordance with the invention is also used to constitute a broadband amplifying triode. In this case, the distance between the grid 202 and the cathode 204 is variable; the emitting surface of each emitting site 206 of the cathode 204 and the density of these sites is a function of the cathode-grid distance at the location where these sites are located. When the grid-cathode distance is large, the sites are wide but very spaced, the space between two sites corresponding to half a wavelength. On the contrary, when the grid-cathode distance is small, the sites are small but closely spaced and therefore dense. In this way, the emitted current density remains the same.

La distance variable entre cathode 204 et grille 202 permet une bande large. La distance la plus faible correspond à un fonctionnement aux plus hautes fréquences et la distance la plus élevée, aux fréquences les plus basses. The variable distance between cathode 204 and grid 202 allows a wide band. The smaller distance corresponds to operation at higher frequencies and the higher distance corresponds to lower frequencies.

L'invention peut également être utilisée pour des applications d'affichage. The invention can also be used for display applications.

L'invention concerne de façon générale un procédé de fabrication d'une cathode émettrice d'électrons qui est caracté risé en ce qu'on part d'un matériau émetteur isolant ou à faible affinité électronique et en ce qu'on définit artificiellement des sites émetteurs par création localisée de zones à forte affinité électronique et/ou conductrices. The invention relates generally to a method of manufacturing an electron emitting cathode which is characterized in that it starts from an insulating or low electron affinity emitting material and in that the sites are artificially defined. emitters by localized creation of areas with high electronic affinity and / or conductors.

Dans un exemple, les sites créés artificiellement constituent, en volume, des canaux conducteurs. In one example, the artificially created sites constitute, by volume, conductive channels.

Dans ce cas, il est préférable de que le rapport entre la hauteur d'un site et le pas entre deux sites soit inférieur ou égal à 0,5. In this case, it is preferable for the ratio between the height of a site and the pitch between two sites to be less than or equal to 0.5.

L'invention se rapporte aussi à un dispositif émetteur d'électrons comprenant une cathode émissive et une grille qui est caractérisé en ce que la cathode émissive présente des sites émetteurs d'électrons séparés les uns des autres et créés arti ficiellement et en ce que la grille d'extraction des électrons comporte des ouvertures en face des sites. The invention also relates to an electron emitting device comprising an emissive cathode and a grid which is characterized in that the emissive cathode has electron emitting sites separated from each other and created artificially and in that the electron extraction grid has openings in front of the sites.

selon un mode de réalisation, la distance séparant la grille de la surface émissive (204) de la cathode est variable.according to one embodiment, the distance separating the grid from the emissive surface (204) of the cathode is variable.

Dans ce cas, de préférence, la densité de sites émet teurs sur la cathode varie en sens inverse de la distance à la grille. Dans ce mode de réalisation, il est avantageux que la densité de courant émise soit constante quelle que soit la dis tance de la grille à la surface émissive. In this case, preferably, the density of emitting sites on the cathode varies in the opposite direction to the distance from the grid. In this embodiment, it is advantageous for the emitted current density to be constant whatever the distance of the gate from the emissive surface.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une cathode émettrice d'électrons, caractérisé en ce qu'on part d'un matériau émetteur (20) isolant ou à faible affinité électronique et en ce qu'on définit artificiellement des sites émetteurs (261, 262) par création localisée de zones à forte affinité électronique et/ou conductrices.1. A method of manufacturing an electron emitting cathode, characterized in that one starts from an emitting material (20) which is insulating or has a low electronic affinity and in that the emitting sites (261, 262) are artificially defined. ) by localized creation of areas with high electronic affinity and / or conductors. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la densité des sites est prédéterminée.2. Method according to claim 1, characterized in that the density of the sites is predetermined. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les densités prédéterminées sont comprises entre 108 et 1013/cm2.3. Method according to claim 2, characterized in that the predetermined densities are between 108 and 1013 / cm2. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau isolant ou à faible affinité électronique est choisi dans le groupe comprenant le diamant monocristallin ou polycristallin, le carbone à structure analogue à celle du diamant, un matériau à faible affinité élec tronique à base de carbone tel que ta-C, ta-C:N, un matériau amorphe très faiblement conducteur tel que a-Si, a-C:H: ou a-SiC ou un matériau à grande bande interdite tel que du nitrure d'aluminium ou de gallium, et un matériau isolant tel que l'oxyde de magnésium MgO et l'oxyde de titane Ti02.4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the insulating material or with low electronic affinity is chosen from the group comprising monocrystalline or polycrystalline diamond, carbon with a structure similar to that of diamond, a material low carbon-based electronic affinity such as ta-C, ta-C: N, a very weakly conductive amorphous material such as a-Si, aC: H: or a-SiC or a wide bandgap material such as aluminum or gallium nitride, and an insulating material such as magnesium oxide MgO and titanium oxide TiO2. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sites conducteurs ou à forte affinité électronique sont réalisés en des emplacements prédéfinis.5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the conductive or high electron affinity sites are produced at predefined locations. 6. Procédé <B>selon</B> la revendication 5, caractérisé en ce que les sites sont réalisés par irradiation de la surface du matériau isolant ou à faible affinité électronique à l'aide d'un faisceau d'électrons ou d'ions.6. Method <B> according to </B> claim 5, characterized in that the sites are produced by irradiation of the surface of the insulating material or of low electron affinity with the aid of an electron beam or of ions. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les sites sont réalisés par application d'une impulsion de courant électrique provoquant la modification locale des pro priétés de conduction du matériau.7. Method according to claim 5, characterized in that the sites are produced by applying a pulse of electric current causing the local modification of the conduction properties of the material. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les sites émetteurs sont réalisés avec un positionnement aléatoire.8. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the transmitting sites are produced with a random positioning. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les sites sont réalisés par irradiation du matériau isolant ou à faible affinité électronique à l'aide d'ions lourds ou d'agrégats. <B>10.</B> Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sites créés artificielle ment constituent, en volume, des canaux conducteurs. il. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le matériau isolant à faible affinité électronique est du type sp3 et les canaux conducteurs sont de type sp2, le matériau isolant ou à faible affinité électronique étant à base de car bone. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que les canaux conducteurs sont cristallins, le matériau émetteur étant amorphe et très faiblement conducteur. 13. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que les canaux conducteurs sont réalisés par dopage. 14. Procédé selon la .revendication 10, caractérisé en ce que les canaux conducteurs sont réalisés par création de défauts. 15. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que les canaux conducteurs sont réalisés par désoxydation localisée, le matériau émetteur étant isolant. 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque site s'étend sur une zone sensiblement circulaire de diamètre compris entre 1 et 100 nm. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport entre la hauteur d'un site et le pas entre deux sites est inférieur ou égal à 0,5. 18. Procédé <B>selon</B> la revendication 5, caractérisé en ce que pour créer les sites on fait appel à un faisceau (24) électronique ou ionique focalisé qu'on applique séquentiellement sur la surface du matériau émetteur en des emplacements pré- définis. 19. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on définit les emplacements des sites à l'aide d'un masque (32 ; 62) disposé devant le matériau émetteur et en ce qu'on irradie ce matériau émetteur à l'aide d'un faisceau (34) élec tronique ou ionique parallèle à travers les trous du masque. 20. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les positions des sites sont définies par un masque (40) à trous disposé à proximité de la surface du matériau émetteur, en ce qu'on applique une couche conductrice (42) dans les trous du masque isolant et en ce qu'on applique une impulsion électrique (44) sur ce matériau conducteur de façon à créer les sites dans le matériau émetteur. 21. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on réalise les sites à l'aide d'une pointe (30) appliquée en des emplacements prédéterminés contre le matériau émetteur, une tension (32) étant appliquée à la pointe pour réaliser les sites aux emplacements prédéterminés. 22. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les sites sont réalisés à l'aide d'un ensemble de pointes (501, 502) appliquées contre la surface du matériau émetteur, une impulsion (56) étant appliquée à l'ensemble des pointes. 23. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une grille d'extraction est réalisée simultanément avec la cathode, cette grille étant constituée par une couche métallique présentant des ouvertures qui sont utilisées pour réaliser les sites. 24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que les sites étant réalisés à l'aide d'un faisceau (78) électronique ou ionique de type parallèle, pour l'irradiation, on réalise des ouvertures de la grille d'une première dimension et après l'irradiation, on augmente le diamètre des ouvertures de la grille. 25. Procédé selon la revendication 19 ou 20, caracté risé en ce que les sites sont réalisés à l'aide d'un faisceau électronique ou ionique appliqué sur une couche de résine (90) recouvrant une couche métallique (88) destinée à constituer la grille, le faisceau provoquant une modification de la résine et créant le site, l'illumination de la résine étant utilisée pour réaliser les ouvertures de la grille. 26. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les canaux dopés sont réalisés par implantation ionique. 27. Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que les canaux dopés (1301, 1302) sont formés dans une couche de semi-conducteur intrinsèque (122) recouvrant un semi conducteur (120) de type p. 28. Procédé <B>selon</B> la revendication 23, caractérisé en ce qu'on prévoit un isolant entre le matériau émetteur et la grille et en ce qu'une cavité (1001) est formée dans cet isolant, au droit de chaque ouverture de la grille, en face de chaque site du matériau émetteur. 29. Dispositif émetteur d'électrons comprenant une cathode émissive et une grille, caractérisé en ce que la cathode émissive présente des sites émetteurs d'électrons séparés les uns des autres et créés artificiellement et en ce que la grille d'extraction des électrons comporte des ouvertures en face des sites. 30. Dispositif selon la revendication 29, caractérisé en ce que les ouvertures de la grille se trouvent sur une surface (160) à une première distance (d2) de la cathode (150) et en ce que les parties de la grille ne comportant pas d'ouverture se trouvent sur une seconde surface (162) à une seconde distance (dl) de la surface émettrice, supérieure à la première distance. 31. Dispositif selon la revendication 30, caractérisé en ce que chaque partie de la grille présentant au moins une ouverture et associée à au moins un site émetteur est reliée au reste de la grille dépourvue d'ouverture par l'intermédiaire d'une partie conique (164) agencée pour constituer un Wehnelt. 32. Dispositif selon l'une quelconque des revendica tions 29 à 31, caractérisé en ce que la distance séparant la grille (202) de la surface émissive (204) de la cathode est variable. 33. Dispositif selon la revendication 32, caractérisé en ce que la densité de sites émetteurs sur la cathode varie en sens inverse de la distance à la grille. 34. Dispositif <B>selon</B> la revendication 33, caractérisé en ce que la densité de courant émise est constante quelle que soit la distance de la grille à la surface émissive.9. The method of claim 8, characterized in that the sites are produced by irradiation of the insulating material or of low electron affinity using heavy ions or aggregates. <B> 10. </B> Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the artificially created sites constitute, by volume, conductive channels. he. Process according to Claim 10, characterized in that the insulating material with low electron affinity is of the sp3 type and the conductive channels are of the sp2 type, the insulating or low electron affinity material being based on carbon. 12. The method of claim 10, characterized in that the conductive channels are crystalline, the emitting material being amorphous and very weakly conductive. 13. The method of claim 10, characterized in that the conductive channels are produced by doping. 14. Method according to .revendication 10, characterized in that the conductive channels are produced by creating defects. 15. The method of claim 10, characterized in that the conductive channels are produced by localized deoxidation, the emitting material being insulating. 16. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that each site extends over a substantially circular zone with a diameter of between 1 and 100 nm. 17. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the ratio between the height of a site and the pitch between two sites is less than or equal to 0.5. 18. Method <B> according to </B> claim 5, characterized in that to create the sites use is made of a focused electron or ion beam (24) which is applied sequentially to the surface of the emitting material at locations predefined. 19. The method of claim 5, characterized in that the locations of the sites are defined using a mask (32; 62) disposed in front of the emitting material and in that this emitting material is irradiated with the. using an electronic or ion beam (34) parallel through the holes of the mask. 20. The method of claim 7, characterized in that the positions of the sites are defined by a mask (40) with holes arranged close to the surface of the emitting material, in that a conductive layer (42) is applied in them. holes in the insulating mask and in that an electrical pulse (44) is applied to this conductive material so as to create the sites in the emitting material. 21. The method of claim 7, characterized in that the sites are produced using a tip (30) applied at predetermined locations against the emitting material, a voltage (32) being applied to the tip to achieve sites at predetermined locations. 22. The method of claim 7, characterized in that the sites are produced using a set of spikes (501, 502) applied against the surface of the emitting material, a pulse (56) being applied to the assembly. points. 23. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that an extraction grid is produced simultaneously with the cathode, this grid being constituted by a metal layer having openings which are used to produce the sites. 24. The method of claim 23, characterized in that the sites being produced using an electron or ion beam (78) of parallel type, for irradiation, openings of the grid of a first are made. dimension and after irradiation, the diameter of the grid openings is increased. 25. The method of claim 19 or 20, characterized in that the sites are produced using an electron or ion beam applied to a resin layer (90) covering a metal layer (88) intended to constitute the grid, the beam causing a modification of the resin and creating the site, the illumination of the resin being used to make the openings of the grid. 26. The method of claim 13, characterized in that the doped channels are produced by ion implantation. 27. The method of claim 26, characterized in that the doped channels (1301, 1302) are formed in an intrinsic semiconductor layer (122) covering a p-type semiconductor (120). 28. Method <B> according to </B> claim 23, characterized in that there is provided an insulator between the emitting material and the gate and in that a cavity (1001) is formed in this insulator, in line with each grid opening, opposite each site of the emitting material. 29. Electron emitting device comprising an emissive cathode and a grid, characterized in that the emissive cathode has electron emitting sites separated from each other and created artificially and in that the electron extraction grid comprises openings in front of the sites. 30. Device according to claim 29, characterized in that the openings of the grid are located on a surface (160) at a first distance (d2) from the cathode (150) and in that the parts of the grid not comprising opening are on a second surface (162) at a second distance (dl) from the emitting surface, greater than the first distance. 31. Device according to claim 30, characterized in that each part of the grid having at least one opening and associated with at least one emitter site is connected to the rest of the grid without opening by means of a conical part. (164) arranged to constitute a Wehnelt. 32. Device according to any one of claims 29 to 31, characterized in that the distance separating the grid (202) from the emissive surface (204) of the cathode is variable. 33. Device according to claim 32, characterized in that the density of emitter sites on the cathode varies in the opposite direction to the distance from the grid. 34. Device <B> according to </B> claim 33, characterized in that the emitted current density is constant whatever the distance from the grid to the emissive surface.
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