专利名称：减小场发射阴极三极管中门栅电极截获电流的方法
技术领域：
本发明涉及场发射器件，特别是对远门栅电极的场发射阴极三极管为提高阳极电流，减小门栅电极对电流的截获而采用的方法。
场发射器件在工作时，在门栅电极和阴极之问加一定的电压，使阴极微尖发射体上的场强足够强，以至可以阴极微尖发射体发射电子，改变门栅电极和阴极之间的电压可以控制阴极发射电子的强度。发射的电子在阳极电压的作用从门栅电极引出，作为电真空器件的电子源。
场发射器件的微尖非常小，每一个微尖发射的电流往往不能满足使用的需要，因此一般采用微尖阵列来满足使用的要求。对应微尖阵列，主要有两种方法制作对应的门栅电极。普通的门栅电极可以是在微尖的间隔处制作介质层，再在介质层上制作金属电极作为门栅电极。在这利情况下，由于微尖的间隔处有介质层，因此，一部分的阴极发射面不能作为阴极发射电子，降低了有效的阴极发射面。另外一种方法是采用远门栅电极，既采用多孔的栅网作为电极，阴极和门栅电极之间为真空间隔7如图3所示，这时的阴极和门栅电极之间的距离为了方便制作，一般选的比较大，为远门栅电极的情况。在这种情况下，整个阴极面都可以发射电子，阴极的有效发射面比较大。但由于门栅电极有一定的占空比，既网孔和金属所占面积的比，导致阴极发射的电子有一部分被门栅电极所截获，不能全部进入门栅电极到阳极之间的空间，这影响了电子的使用效率，造成能量损耗，并影响了到达阳极的电流密度。同时门栅电极截获电子还会使门栅电极温度升高，造成电极变形，甚至造成阴极和门栅电极的短路，影响器件的使用。
2、技术方案一种减小场发射阴极三极管中门栅电极截获电流的方法，它包括制作在阴极电极上的微尖电子发射体、一块控制微尖发射场强的带有电子引出孔的门栅电极和将具有比门栅电极电位更高使电子从门栅电极抽出并加速的阳极。其特征是在门栅电极上，有为减小门栅电极电流截获的介质层，微尖电子发射体上发射的电子，有部分轰击到门栅电极的介质层上而产生二次电子发射，在门栅电极和阳极电位的共同作用下，产生的二次电子通过在介质层表面的跳跃向阳极方向运动，并达到阳极，在门栅电极的朝向阴极电极的一面制作介质层，也可以是在整个门栅电极表面制作介质层，门栅电极对应的微尖电子发射体的个数可以是一个，也可以是多个，介质层采用二次电子发射系数大的材料，如MgO等，介质层采用在真空中性能较稳定的介质材料，如SiO2等。
3、技术效果本发明在门栅电极上制作介质层，应用这利技术可以降低门栅电极对阴极发射电子的截获，同时可以提高器件的可靠性。场发射器件中的远门栅结构中减小门栅电极电子截获方法适用于各类型的场发射器件，用于提高阴极发射电子的利用效率，并提高器件的可靠性。在工作过程中，由于门栅电极上加有一定的电压，使阴极产生电子发射。阴极发射的电子轰击到门栅电极的介质层上，产生二次电子发射，二次电子在门栅电极和阳极的共同作用下可以形成在介质层上的跳跃并进入门栅电极和阳极之间的区域。
四
图1是本发明在门栅电极3朝向阴极电极1的一面设有介质层8的结构示意图，其中有阴极电极1、微尖电子发射体2、门栅电极3、阳极4、真空空间7、介质层8。
图2是本发明在门栅电极3的整个电极表面设置介质层的结构示意图。
权利要求
1.一种减小场发射阴极三极管中门栅电极截获电流的方法，它包括制作在阴极电极(1)上的微尖电子发射体(2)、一块控制微尖发射场强的带有电子引出孔的门栅电极(3)和将具有比门栅电极电位更高使电子从门栅电极抽出并加速的阳极(4)，其特征是在门栅电极(3)上，有为减小门栅电极(3)电流截获的介质层(8)，微尖电子发射体(2)上发射的电子，有部分轰击到门栅电极(3)的介质层(8)上而产生二次电子发射，在门栅电极(3)和阳极电位的共同作用下，产生的二次电子通过在介质层(8)表面的跳跃向阳极(4)方向运动，并达到阳极(4)。
2.根据权利要求1所述的减小场发射阴极三极管中门栅电极截获电流的方法，其特征在于在门栅电极(3)的朝向阴极电极(1)的一面制作介质层(8)，也可以是在整个门栅电极(3)表面制作介质层(8)。
3.根据权利要求1所述的减小场发射阴极三极管中门栅电极截获电流的方法，其特征在于门栅电极(3)对应的微尖电子发射体(2)的个数可以是一个，也可以是多个。
4.根据权利要求1或2或3所述的减小场发射阴极三极管中门栅电极截获电流的方法，其特征在于介质层(8)采用二次电子发射系数大的材料，如MgO等。
5.根据权利要求1或2或3所述的减小场发射阴极三极管中门栅电极截获电流的方法，其特征在于介质层(8)采用在真空中性能较稳定的介质材料，如SiO2等。
全文摘要
一种减小场发射阴极三极管中门栅电极截获电流的方法，涉及场发射器件，特别是对远门栅电极的场发射阴极三极管为提高阳极电流，减小门栅电极对电流的截获而采用的方法。它包括制作在阴极电极1上的微尖电子发射体2、一块控制微尖发射场强的带有电子引出孔的门栅电极3和将具有比门栅电极电位更高使电子从门栅电极抽出并加速的阳极4，其特征是在门栅电极3上，有为减小门栅电极3电流截获的介质层8，微尖电子发射体2上发射的电子，有部分轰击到门栅电极3的介质层8上而产生二次电子发射，在门栅电极3和阳极电位的共同作用下，产生的二次电子通过在介质层8表面的跳跃向阳极4方向运动，并达到阳极4，应用这种技术，可以降低门栅电极对阴极发射电子的截获，同时可以提高器件的可靠性。
文档编号H01J9/02GK1411016SQ0213864
公开日2003年4月16日 申请日期2002年11月22日 优先权日2002年11月22日
发明者张小兵, 雷威 申请人:东南大学