TW202232541A - 場發射陰極裝置及形成場發射陰極裝置之方法 - Google Patents

Abstract

場發射陰極裝置及形成方法涉及包含沉積於其表面上的場發射材料的旋轉式場發射陰極，場發射陰極繞軸旋轉且被電連接至地，以及平面閘極電極平行於旋轉式場發射陰極的平面而延伸且在其間界定間隙。閘極電壓源被電連接至閘極電極且被設置以與閘極電極相互作用以產生電場，該電場誘發與閘極電極相鄰的旋轉式場發射陰極的表面的一部分從場發射材料朝向並穿過閘極電極發射電子。

Description

場發射陰極裝置及形成場發射陰極裝置之方法

本申請案與場發射陰極裝置有關，且更具體地與一種場發射陰極裝置及形成場發射陰極裝置之方法有關。

典型的場發射陰極組件包含其間具有某個間隙距離的場發射陰極及提取閘極結構，其實例被顯示於圖1中。陰極通常是與提取閘極結構相鄰的陰極層上具有場發射材料沉積層的導電基板。於此類先前技術實例中，外部電壓（V _G）被施加至閘極電極，而陰極被電接地，以便自陰極表面提取出場發射電子（例如，場發射電流）。

陰極的發射面積（area）是由場發射材料的沉積層的總面積界定。為產生穩定場發射電流，場發射陰極只能在最大電流密度的某個臨界值下連續地被操作，如圖2所示。往往對於高功率/高電流狀況，陰極只能在的脈衝模式（特別是具有短脈衝寬度或持續時間）中穩定地被操作（例如，在選定時間期間產生電流通及斷，以便達成穩定操作及處於特定工作週期）。如圖3A所示，與圖2中的直流（連續）模式相較下，可能達成較高峰值電流，而以脈衝模式運行。關於甚至比圖3A所示脈衝寬度短的脈衝寬度（持續時間），可進一步增加峰值電流，而不引起陰極劣化，如圖3B所示。

然而，以此方式操作陰極可導致例如由於陰極熱點（例如，陰極表面上的場發射層中的非均勻性可引起陰極的某些區域中比其他區域中有較高峰值電流）而損害閘極電極、及/或由於電子轟擊（例如，電子從閘極電極反射回陰極）而損害陰極。較高的峰值電流亦可對陰極施加應力（stress），可能導致使用期限縮短。

因此，存在對以改良均勻性增加場發射陰極的最大電流輸出（電子發射）而最小化陰極應力以增加陰極的使用期限的場發射陰極及場發射陰極的形成方法的需要。此種陰極及形成方法期望應該避免由陰極熱點引起的潛在閘極電極損害，同時減輕由離子轟擊引起的可能陰極劣化。

上述及其他需要由本揭露的態樣滿足，本揭露的態樣包含而不限於下面的範例性實施方式、且在一個特定態樣中提供一種場發射陰極裝置，其中此類裝置包括旋轉式場發射陰極，其包含沉積於其表面上的場發射材料，場發射陰極繞軸旋轉且被電連接至地。平面閘極電極平行於旋轉式場發射陰極的表面而延伸且於其間界定間隙。閘極電壓源被電連接至閘極電極且被設置以與其相互作用，以產生電場。該電場誘發旋轉式場發射陰極的表面與閘極電極相鄰的一部分從場發射材料朝向並穿過該閘極電極發射電子。

另一個範例性態樣提供一種形成場發射陰極裝置的方法，包括與旋轉式場發射陰極的表面相鄰且平行地安置平面閘極電極，以在其間界定間隙，其中該旋轉式場發射陰極包含被沉積於其表面上的場發射材料、被電連接至地、及繞通過其的軸旋轉。閘極電壓源與被電連接至的閘極電極相互作用，以產生電場，其中該電場被設置以誘發與閘極電極相鄰的旋轉式場發射陰極的表面的一部分從場發射材料朝向並穿過閘極電極發射電子。 因此，本揭露包含而不限於以下範例性實施方式：

範例性實施方式 1 ：一種場發射陰極裝置，包括：旋轉式場發射陰極，其包含沉積於其表面上的場發射材料，該場發射陰極繞軸旋轉且被電連接至地；平面閘極電極，其與旋轉式場發射陰極的表面平行地延伸且於其間界定間隙；以及閘極電壓源，其被電連接至閘極電極且被設置以與閘極電極相互作用以產生電場，該電場誘發與閘極電極相鄰的旋轉式場發射陰極的表面的一部分從場發射材料朝向並穿過閘極電極發射電子。

範例性實施方式 2 ：任何前述範例性實施方式的裝置或其組合， 其中該場發射陰極的表面為柱狀基板的柱面，且其中該軸為沿柱狀基板延伸的縱軸。

範例性實施方式 3 ：任何前述範例性實施方式的裝置或其組合，其中該閘極電極與柱狀基板的柱面平行地延伸。

範例性實施方式 4 ：任何前述範例性實施方式的裝置或其組合，其中由閘極電壓源產生的電場被設置以誘發與閘極電極相鄰的旋轉式柱狀基板的柱面的成角度延伸部從場發射材料朝向並穿過閘極電極發射電子。

範例性實施方式 5 ：任何前述範例性實施方式的裝置或其組合，其中該柱面的成角度延伸部的量值（magnitude）與閘極電極與柱面之間的間隙的尺寸成比例。

範例性實施方式 6 ：任何前述範例性實施方式的裝置或其組合，其中該閘極電壓源被設置以對閘極電極施加固定（直流）電壓或脈衝電壓。

範例性實施方式 7 ：任何前述範例性實施方式的裝置或其組合，其中該閘極電壓源被設置以對該閘極電極施加脈衝電壓，且其中該脈衝電壓的量值與該脈衝電壓的脈衝持續時間成反比。

範例性實施方式 8 ：任何前述範例性實施方式的裝置或其組合，其中該場發射陰極的表面為盤狀基板的橫向延伸圓形表面，且其中該軸延伸通過與圓形表面正交的盤狀基板。

範例性實施方式 9 ：任何前述範例性實施方式的裝置或其組合，其中，至少在軸與圓形表面的外周邊之間，該閘極電極與盤狀基板的圓形表面的一部分平行且相鄰地延伸。

範例性實施方式 10 ：任何前述範例性實施方式的裝置或其組合，其中由閘極電壓源產生的電場被設置以誘發與閘極電極相鄰的旋轉式盤狀基板的圓形表面的部分從場發射材料朝向並穿過閘極電極發射電子。

範例性實施方式 11 ：任何前述範例性實施方式的裝置或其組合，其中該圓形表面的該部分的量值與閘極電極的角尺寸成比例。

範例性實施方式 12 ：一種形成場發射陰極裝置的方法，包括：將一平面閘極電極安置為與旋轉式場發射陰極的表面相鄰且平行，以在其間界定間隙，該旋轉式場發射陰極包含被沉積於其表面上的場發射材料、被電連接至地、及繞延伸通過該旋轉式場發射陰極的軸旋轉；以及將閘極電壓源與閘極電極相互作用以產生電場，該閘極電極被電連接至該閘極電壓源，該電場被設置以誘發與閘極電極相鄰的旋轉式場發射陰極的表面的一部分從場發射材料朝向並穿過閘極電極發射電子。

範例性實施方式 13 ：任何前述範例性實施方式的方法或其組合，其中安置平面閘極電極包括將該平面閘極電極安置為與旋轉式場發射陰極的柱狀基板的柱面相鄰且平行，該軸是沿柱狀基板延伸的縱軸。

範例性實施方式 14 ：任何前述範例性實施方式的方法或其組合，其中安置平面閘極電極包括將該平面閘極電極安置為與柱狀基板的柱面相鄰且平行。

範例性實施方式 15 ：任何前述範例性實施方式的方法或其組合，其中閘極電壓源與閘極電極相互作用包括閘極電壓源與閘極電極相互作用，使得閘極電壓源產生的電場被設置以誘發與閘極電極相鄰的旋轉式柱狀基板的柱面的成角度延伸部從場發射材料發射電子。

範例性實施方式 16 ：任何前述範例性實施方式的方法或其組合，其中安置平面閘極電極包括將該平面閘極電極安置為與旋轉式場發射陰極的表面相鄰且平行，使得柱面的成角度延伸部的量值與閘極電極與柱面之間的間隙的尺寸成比例。

範例性實施方式 17 ：任何前述範例性實施方式的方法或其組合，其中閘極電壓源與閘極電極相互作用包括閘極電壓源與閘極電極相互作用，以對閘極電極施加固定（直流）電壓或脈衝電壓。

範例性實施方式 18 ：任何前述範例性實施方式的方法或其組合，其中閘極電壓源與閘極電極相互作用包括閘極電壓源與閘極電極相互作用，以對閘極電極施加脈衝電壓，該脈衝電壓的量值與脈衝電壓的脈衝持續時間成反比。

範例性實施方式 19 ：任何前述範例性實施方式的方法或其組合，其中安置平面閘極電極包括將平面閘極電極安置為與盤狀基板的橫向延伸圓形表面相鄰且平行，軸延伸通過與圓形表面正交的盤狀基板。

範例性實施方式 20 ：任何前述範例性實施方式的方法或其組合，其中安置平面閘極電極包括：至少在軸與圓形表面的外周邊之間，將平面閘極電極安置為與盤狀基板的圓形表面的一部分平行且相鄰。

範例性實施方式 21 ：任何前述範例性實施方式的方法或其組合，其中閘極電壓源與閘極電極相互作用包括閘極電壓源與閘極電極相互作用，使得由閘極電壓源產生的電場被設置以誘發與閘極電極相鄰的旋轉式盤狀基板的圓形表面的部分從場發射材料發射電子。

範例性實施方式 22 ：任何前述範例性實施方式的方法或其組合，其中安置平面閘極電極包括將平面閘極電極安置為與旋轉式場發射陰極的表面相鄰且平行，使得該圓形表面的該部分的量值與閘極電極的角尺寸成比例。

從與附圖一起閱讀以下詳細描述，本揭露的這些及其他特徵、態樣及優點將變得清楚，下面將簡單描述附圖。本揭露包含此揭露中闡釋的二、三、四或更多個特徵或元件的任一組合，而與此等特徵或元件是否明確地被組合或是否詳述於本文中的特定實施方式的描述中無關。預期此揭露被全盤地閱讀，使得應根據預期（即，可組合）看待本揭露的任何態樣及實施方式中的任何可分離特徵或元件，除非本揭露的上下文另外清楚地指定。

應明白，提供本文中的發明內容僅出於概略說明一些範例性態樣以提供對本揭露的基本理解的目的。就其本身而言，應明白，上面描述的範例性態樣僅是實例、且不應認為以任何方式使本揭露的範圍或精神變窄。應明白，除了本文中概略說明的態樣，本揭露的範圍涵蓋許多可能的態樣，下面將進一步描述其中一些態樣。此外，根據以下結合附圖進行的詳細描述，本文中揭露的其他態樣或此等態樣的優點變得清楚，作為實例，附圖闡明所描述的態樣的原理。

現在將在下文中參考附圖更全面描述本揭露，其中顯示本揭露的一些態樣，而非全部態樣。的確，本揭露可以許多不同的形式被具體實施，而且不應被認為限於本文闡述的態樣；相反，提供此等態樣是為了此揭露滿足適用的法律要求。在各處，相似的元件符號指相似的元件。

如本文所指出的，期望一種場發射陰極裝置，其展現具有改良電子發射均勻性而最小化陰極應力的場發射陰極的增加的最大電流輸出（電子發射）。然而，以此方式操作陰極可導致例如由於陰極熱點（例如，陰極表面上的場發射層中的非均勻性可引起陰極的某些區域中比其他區域中具有較高峰值電流）而損傷閘極電極及/或由於電子轟擊（例如，電子自閘極電極反射回陰極）而損傷陰極。較高的峰值電流亦可對陰極施加應力，可能導致使用期限縮短。

圖4、圖6、及圖7闡明根據本揭露的場發射陰極裝置100的各種態樣。於一些態樣中，場發射陰極裝置100包含旋轉式場發射陰極200（參見例如圖4），而且陰極200具有沉積於其表面250上的場發射材料225（參見例如圖1A）。場發射陰極200被進一步設置以繞軸旋轉、且被電連接至地。平面閘極電極300平行於旋轉式場發射陰極200的平面250延伸，使得間隙350被界定於其間。閘極電壓源400被電連接至閘極電極300、並被設置以與閘極電極300相互作用，以在閘極電極300與陰極200之間產生電場。所產生的電場與陰極200的表面250相互作用，以便誘發與閘極電極300相鄰的旋轉式場發射陰極200的表面250的一部分（於其上沉積由發射材料225）從場發射材料225朝向並穿過閘極電極300發射電子500。

如此一來，與閘極電極300相鄰及相對且被暴露於電場的陰極表面250的一部分是在陰極200旋轉期間在任一給定時間從其發射電子500的陰極200的唯一部分。相應地，在場發射陰極裝置100的操作期間，鑒於陰極200的旋轉，有害因素（例如，場發射材料225中的熱點及局部非均勻性及其表面粗糙度）被最小化或被消除。此外，由離子轟擊引起的可能陰極劣化亦被最小化或被消除。因此，由於增加的均勻性及有害因素的消除/最小化，場發射陰極的最大電流輸出（電子發射）被改良，而陰極應力被最小化（例如，僅陰極的一部分在給定時間被加電，且在陰極完全旋轉之前，不再對那個部分重新加電）。如此一來，預期陰極使用期限延長。

於特定態樣中，界定陰極200的基板210（參見例如圖1A）由金屬或其他導電材料（例如，不鏽鋼、鎢、鉬、摻雜矽）構成。於此等態樣中，沉積於基板210的表面上的場發射材料225包括奈米管、奈米線、石墨烯、非晶碳、或其組合的層。閘極電極300通常由具有高熔融溫度的導電材料（舉例而言，例如，鎢、鉬、不鏽鋼、或摻雜矽）構成。此外，界定於閘極電極300與基板200的表面250之間的間隙350（間隙350實際上被界定於沉積於基板210/陰極200的表面250上的場發射材料225的表面與閘極電極300之間，且本文中提及基板210或陰極200的表面250旨在明確地表示適用處的場發射材料225的表面）在例如約100 µm與約1 mm之間。

因此，儘管旋轉式場發射陰極200可具有相對粗糙的表面形態及不勻的發射器沉積，但本揭露的態樣改良從旋轉式陰極200的電場發射的均勻性（參見例如圖6）。在操作期間，在陰極200正旋轉時，引起包含例如潛在熱點（引起閘極電極損傷）的非均勻場發射電流的有害因素被降低至最小或被消除，從而改良總體場發射均勻性。因此，本揭露的態樣減小、最小化或消除了產生集中於陰極200的小局部區域中或從陰極200的小局部區域發射的過量（電子）電流的潛在熱點，該過量（電子）電流可因離子轟擊而導致閘極電極損傷。陰極200的旋轉將促成或以其他方式最小化較大區域上的熱點電流（由於陰極的旋轉），從而降低閘極電極損傷的風險，而且亦將緩和因離子轟擊而使陰極劣化。也就是說，在陰極200正旋轉時，僅陰極的一小部分/局部部分暴露於閘極網格（gate mesh）的開口（且因此因電子從閘極電極的反射而離子轟擊），藉由最小化其於離子轟擊中的暴露，這樣將延長陰極使用期限。

於一個特定態樣中，如圖4及圖6所示，場發射陰極200的表面250是柱狀基板的柱面。於此種態樣中，軸是沿柱狀基板並延伸通過柱狀基板的縱軸（例如，柱狀陰極200繞圓柱體的縱軸旋轉）。如此一來，場發射材料225被沉積於圓柱體的外柱面上（參見例如圖6）。於此等態樣中，平面閘極電極300平行於柱狀基板的柱面延伸。雖然於此態樣中閘極電極被揭露為平面的，但本領域中具有通常知識者將明白其他組態的閘極電極亦可被預料到。舉例而言，閘極電極的截面可為弓形的，相對於柱狀基板，無論是凹形的還是凸形的，都在本揭露的範圍內。

於涉及旋轉式柱狀陰極200的態樣中，由閘極電壓源400及閘極電極300產生的電場被設置以誘發與閘極電極300相鄰的旋轉式柱狀基板的柱面的成角度延伸部（angularly-extending portion）（例如，在截面透視圖中，沿圓柱體的長度延伸的圓柱體的扇區或角部）從場發射材料225朝向並穿過閘極電極300發射電子500。於特定範例中，由電場誘發的柱面的成角度延伸部的量值與閘極電極300與柱面之間的間隙350的尺寸、或閘極電極300的尺寸（長度及/或寬度）成比例。由於此種配置，與例如圖1A及圖1B所示的先前技術場發射陰極裝置相較下，柱面的任一給定區域被誘發以在較短時間週期發射電子。

於一些態樣中，閘極電壓源400被設置以對閘極電極300施加固定（直流）電壓（參見例如圖5A）或脈衝電壓（參見例如圖5B）。在其中閘極電壓源400被設置以對閘極電極300施加脈衝電壓的範例中，脈衝電壓的量值與脈衝電壓的脈衝持續時間成反比。也就是說，藉由在相對較長持續時間對閘極電極300施加相對較低閘極電壓，可獲得足夠大的場發射電流（參見例如圖5B），而陰極200（或閘極電極300）不由於例如陰極熱點、非均勻發射電流、電子轟擊或類似者而崩潰或縮短使用期限。另外，由於陰極200在發射電子500的同時連續旋轉，與先前技術場發射陰極裝置（例如圖1A及1B所示）相較下，旋轉面上的任一給定發射區域僅在非常短的時間週期發射電子。因此，與此等先前技術場發射陰極裝置相較下，在直流模式（圖5A）或較長脈衝模式（圖5B）中，可在延長的時間週期產生較高發射電流。

本領域中具有通常知識者將明白實施旋轉式陰極200的場發射陰極裝置100的不同變化在本揭露中亦可被預期。舉例而言，如圖7所示，本揭露的一些替代態樣包含實施場發射陰極200的場發射陰極裝置100，該場發射陰極200被設置為具有場發射材料225被沉積於盤（disk）的橫向延伸圓形表面上且繞正交於橫向延伸圓形表面的軸旋轉的旋轉式盤。於此等態樣中，閘極電極300與盤的橫向延伸圓形表面相鄰且平行，以在其間界定特定間隙。如此一來，在盤正繞軸旋轉時，僅與閘極結構直接相鄰的陰極的區域將發射電子以回應於電場。

也就是說，於替代態樣中，場發射陰極200的表面是盤狀基板的橫向延伸圓形表面，其中旋轉軸延伸通過與圓形表面正交的盤狀基板。由於盤狀基板繞旋轉軸旋轉，閘極電極300至少在軸與圓形表面的外周邊之間與盤狀基板的圓形表面的一部分平行且相鄰地延伸。因此，由閘極電壓源400產生的電場被設置以在盤狀陰極旋轉期間在任一給定時間誘發與閘極電極300相鄰的旋轉式盤狀基板的圓形表面的部分從場發射材料朝向並穿過閘極電極300發射電子。於特定態樣中，圓形表面的部分的量值與與盤狀陰極相鄰的閘極電極300的角尺寸或面積成比例。

得益於前面的描述和有關附圖中呈現的教導的這些揭露的實施方式，所屬領域中的通常知識者會想到本文闡釋的本發明的許多修改及其他實施方式。因此，應理解，本發明的實施方式並不限於所揭露的具體實施方式，而且修改及其他實施方式旨在被包含於本發明的範圍內。另外，儘管前面的描述及有關圖式在元件及/或功能的某個範例性組合的情境下描述了範例性實施方式，但應明白，可藉由替代實施方式提供元件及/或功能的不同組合，而不脫離本揭露的範圍。於此方面，舉例而言，在本揭露的範圍內，與上面明確描述的那些元件及/或功能的組合不同的元件及/或功能的組合亦被構思。儘管本文中採用特定術語，但這些術語僅以通用描述性意義被使用，而沒有限制性目的。

應理解，儘管本文中可使用術語第一、第二等描述各種步驟或計數，但此等步驟或計數不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個操作或計數與另一個操作或計數區別。舉例而言，第一計數可被稱為第二計數，且類似地，第二步驟可被稱為第一步驟，而不脫離本揭露的範圍。如本文中使用的，術語“及/或”及“/”符號包含一或多個有關列項的任一或全部組合。

如本文中使用的，單數形式“一（a）”及“一（an）”旨在亦包含複數形式，除非上下文另外清楚地表明。應進一步理解，術語“包括（comprises）”、“包括（comprising）”、“包含（includes）”及/或“包含（including）”當在本文中使用時說明存在所陳述的特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件，但不排除存在或附加一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組。因此，本文中使用的術語僅出於描述特定實施方式的目的，而不旨在限制性。

100:場發射陰極裝置 200:陰極 210:基板 225:場發射材料 250:表面 300:閘極電極 350:間隙 400:閘極電壓源 500:發射電子

因此，已以一般術語描述了本揭露，現在將闡釋附圖，附圖未必按比例繪製，且其中： 圖1A示意性地闡明場發射陰極裝置的先前技術實例的側視圖； 圖1B示意性地闡明如圖1A所示的場發射陰極裝置的先前技術實例的平面圖； 圖2示意性地闡明來自在直流（連續）電壓模式中操作的場發射陰極的場發射電流； 圖3A示意性地闡明來自在脈衝電壓模式中操作的場發射陰極的峰值場發射電流； 圖3B示意性地闡明來自在與圖3A中的脈衝持續時間相較具有較短脈衝持續時間的脈衝電壓模式中操作的場發射陰極的峰值場發射電流； 圖4示意性地闡明根據本揭露的一個態樣具有平面閘極電極及旋轉式陰極的場發射陰極裝置的截面圖； 圖5A示意性地闡明根據圖4所示的本揭露的態樣的來自在直流（連續）電壓模式中操作的具有平面閘極電極及旋轉式陰極的場發射陰極的場發射電流； 圖5B示意性地闡明根據圖4所示的本揭露的態樣的來自在具有相對大脈衝持續時間的脈衝電壓模式中操作的具有平面閘極電極及旋轉式陰極的場發射陰極的峰值場發射電流； 圖6示意性地闡明根據本揭露的態樣的具有平面閘極電極及旋轉式陰極的場發射陰極裝置的截面圖，其顯示具有粗糙表面及非均勻沉積的場發射層的陰極；以及 圖7示意性地闡明根據本揭露的另一個態樣的場發射陰極裝置的平面圖，場發射陰極裝置具有與盤狀陰極的圓形表面相鄰的閘極電極的旋轉式盤狀陰極。

100:場發射陰極裝置

200:陰極

250:表面

300:平面閘極電極

350:間隙

400:閘極電壓源

500:發射電子

Claims (22)

1. 一種場發射陰極裝置，包括： 一旋轉式場發射陰極，包含沉積於其一表面上的一場發射材料，該場發射陰極繞一軸旋轉且被電連接至地； 一平面閘極電極，與該旋轉式場發射陰極的該表面平行地延伸以及於該平面閘極電極與該旋轉式場發射陰極之間界定一間隙；以及 一閘極電壓源，被電連接至該閘極電極以及被設置以與該閘極電極相互作用以產生一電場，該電場誘發與該閘極電極相鄰的該旋轉式場發射陰極的該表面的一部分從該場發射材料朝向並穿過該閘極電極發射電子。
2. 如請求項1所述的裝置，其中該場發射陰極的該表面為一柱狀基板的一柱面，且其中該軸為沿該柱狀基板延伸的一縱軸。
3. 如請求項2所述的裝置，其中該閘極電極與該柱狀基板的該柱面平行地延伸。
4. 如請求項3所述的裝置，其中由該閘極電壓源產生的該電場被設置以誘發與該閘極電極相鄰的該旋轉式柱狀基板的該柱面的一成角度延伸部從該場發射材料朝向並穿過該閘極電極發射該電子。
5. 如請求項4所述的裝置，其中該柱面的該成角度延伸部的一量值與該閘極電極與該柱面之間的該間隙的一尺寸成比例。
6. 如請求項1所述的裝置，其中該閘極電壓源被設置以對該閘極電極施加一固定（直流）電壓或一脈衝電壓。
7. 如請求項1所述的裝置，其中該閘極電壓源被設置以對該閘極電極施加一脈衝電壓，且其中該脈衝電壓的一量值與該脈衝電壓的一脈衝持續時間成反比。
8. 如請求項1所述的裝置，其中該場發射陰極的該表面為一盤狀基板的一橫向延伸圓形表面，且其中該軸延伸通過與該圓形表面正交的該盤狀基板。
9. 如請求項8所述的裝置，其中，至少在該軸與該圓形表面的一外周邊之間，該閘極電極與該盤狀基板的該圓形表面的一部分平行且相鄰地延伸。
10. 如請求項9所述的裝置，其中由該閘極電壓源產生的該電場被設置以誘發與該閘極電極相鄰的該旋轉式盤狀基板的該圓形表面的該部分從該場發射材料朝向並穿過該閘極電極發射該電子。
11. 如請求項10所述的裝置，其中該圓形表面的該部分的一量值與該閘極電極的一角尺寸成比例。
12. 一種形成一場發射陰極裝置的方法，包括： 將一平面閘極電極安置為與一旋轉式場發射陰極的一表面相鄰且平行，以在該旋轉式場發射陰極與該平面閘極電極之間界定一間隙，該旋轉式場發射陰極包含被沉積於該旋轉式場發射陰極的該表面上的一場發射材料、被電連接至地、及繞延伸通過該旋轉式場發射陰極的一軸旋轉；以及 將一閘極電壓源與該閘極電極相互作用以產生一電場，該閘極電極被電連接至該閘極電壓源，該電場被設置以誘發與該閘極電極相鄰的該旋轉式場發射陰極的該表面的一部分從該場發射材料朝向並穿過該閘極電極發射電子。
13. 如請求項12所述的方法，其中安置該平面閘極電極包括將該平面閘極電極安置為與該旋轉式場發射陰極的一柱狀基板的一柱面相鄰且平行，該軸是沿該柱狀基板延伸的一縱軸。
14. 如請求項13所述的方法，其中安置該平面閘極電極包括將該平面閘極電極安置為與該柱狀基板的該柱面相鄰且平行。
15. 如請求項14所述的方法，其中該閘極電壓源與該閘極電極相互作用包括該閘極電壓源與該閘極電極相互作用，使得該閘極電壓源產生的該電場被設置以誘發與該閘極電極相鄰的該旋轉式柱狀基板的該柱面的一成角度延伸部從該場發射材料發射該電子。
16. 如請求項15所述的方法，其中安置該平面閘極電極包括將該平面閘極電極安置為與該旋轉式場發射陰極的該表面相鄰且平行，使得該柱面的該成角度延伸部的一量值與該閘極電極與該柱面之間的該間隙的一尺寸成比例。
17. 如請求項12所述的方法，其中該閘極電壓源與該閘極電極相互作用包括該閘極電壓源與該閘極電極相互作用，以對該閘極電極施加一固定（直流）電壓或一脈衝電壓。
18. 如請求項12所述的方法，其中該閘極電壓源與該閘極電極相互作用包括該閘極電壓源與該閘極電極相互作用，以對該閘極電極施加一脈衝電壓，該脈衝電壓的一量值與該脈衝電壓的一脈衝持續時間成反比。
19. 如請求項12所述的方法，其中安置該平面閘極電極包括將該平面閘極電極安置為與一盤狀基板的一橫向延伸圓形表面相鄰且平行，該軸延伸通過與該圓形表面正交的該盤狀基板。
20. 如請求項19所述的方法，其中安置該平面閘極電極包括：至少在該軸與該圓形表面的一外周邊之間，將該平面閘極電極安置為與該盤狀基板的該圓形表面的一部分平行且相鄰。
21. 如請求項20所述的方法，其中該閘極電壓源與該閘極電極相互作用包括該閘極電壓源與該閘極電極相互作用，使得由該閘極電壓源產生的該電場被設置以誘發與該閘極電極相鄰的該旋轉式盤狀基板的該圓形表面的該部分從該場發射材料發射該電子。
22. 如請求項21所述的方法，其中安置該平面閘極電極包括將該平面閘極電極安置為與該旋轉式場發射陰極的該表面相鄰且平行，使得該圓形表面的該部分的一量值與該閘極電極的一角尺寸成比例。

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