NBT基陶瓷中相变致电子发射的研究(英文)

在无铅铁电阴极钛酸铋钠(NBT)中获得了20 A/cm2的电流发射密度。在施加激励电压过程中,观察到了和其他阴极材料不同的3个发射电流峰。通过考虑相变因数对电流发射的影响,修正了基于极化反转致电子发射模型的电流发射公式,由此定量解释了在NBT基陶瓷中观察到的不同电流发射现象,揭示了电流发射不仅仅由已有文献中提出的快极化反转产生,也可以由极化的变化(比如相变)产生。为进一步验证该结论和弄清不同种类铁电阴极电子发射的机理,进行了NBT与锆钛酸铅(PZT)的电子发射比较实验。在电子发射前后观察到NBT的压电常数和介电常数没有变化,而在PZT中有变化,由此得出PZT的电子发射机制主要基于极化反转,而NBT的电子发射机制主要基于相变。相变致电子发射机理的提出和实验验证,为新型抗疲劳铁电阴极的研制指明了一个切实可行的方向。

强电流铁电阴极材料的研究进展

铁电阴极材料是一种在脉冲电压或脉冲激光激励下从铁电材料表面获得脉冲强流电子发射的新型功能材料．本文介绍了铁电阴极的主要特点，并对电子发射机理、材料种类和发射实验条件进行了讨论．最后还概述了铁电阴极材料的应用前景及实用化过程中尚待研究的问题．

无铅阴极的相变致电子发射研究

研究了最新无铅阴极钛酸铋钠(Na_(1／2)Bi_(1／2)TiO_3，NBT)基铁电陶瓷的电子发射性能和电子发射的机理。采用常规陶瓷工艺制备了发射阴极样品，并在阴极上施加高达15 kV的激励脉冲，获得了20A／cm^2的最大发射电流密度。在施加激励电压的同时观察到3个发射电流脉冲峰值，该现象不同于其他的阴极。通过测试NBT基铁电陶瓷的相变性能，修正了得到公队的快极化反转致电子发射理论，提出相变致电子发射理论公式，合理解释了该新型无铅NBT基阴极的电子发射3个峰现象，说明了电子发射不仅可以由快极化反转产生，也可以由相变导致的极化变化产生。

电致伸缩与PLZT电子发射频率特性的关系

研究了PLZT阴极中电致伸缩效应对电子发射频率的影响。采用等静压工艺制备了PLZT阴极样品,并在阴极上施加高达11 kV的激励脉冲,观察到电子发射波形周期性地出现多个峰值。对收集到的电子发射波形进行频谱分析,得到主要频率成分在5.8 MHz左右,与根据压电声表面波理论计算出的表面振动基频为6.2 MHz接近。基于以上实验结果和计算结果,结合目前铁电电子发射的快极化反转和表面等离子体理论,可得出压电表面振动对电子发射波形进行了频率调制,合理解释了电子发射波形周期性出现多个峰值的现象。

大电流稳定发射铁电阴极的模拟与实验研究

讨论了铁电阴极的发射机理,借助MAFIA对不同电极结构的铁电阴极表面电场分布进行了模拟 计算．计算中发现,发射面电极结构对铁电阴极表面三界点处的场增强效应影响很大,特别是具有孤岛 电极结构的铁电阴极具有更大的三界点场强,从而获得更大和更稳定的发射电流．通过对电极结构及 其工艺的改进,使用PLZT铁电阴极在实验中得到了大于100A的电流．