多孔硅的微结构及其冷阴极的电子发射特性研究

采用电化学腐蚀法在n型单晶Si基底上制备多孔硅(PS)膜,利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析其微结构特征,研究了硅基底材料、腐蚀电流密度和腐蚀时间等制备条件和工艺参数对PS微结构的影响。实验结果表明,轻掺杂n型Si基底上形成的PS膜(n--PS)中的孔较深且孔径较大,而重掺杂n型Si基底上的PS膜(n+-PS)中的孔分布较为密集,而且呈多分枝结构;腐蚀电流密度相同时,PS的膜厚和腐蚀时间成正比,而在较高的腐蚀电流密度下制备得到的PS膜在结构上更为疏松。制作了基于n+型硅基底的PS阴极,此阴极的阈值电压约为14 V,高于该电压后发射电流随着二极管电压提高而呈指数性增加趋势,而且发射电流对环境气压不敏感,即使在0.1 Pa的低真空中也没有明显的衰减。