场发射硅锥阵列的干法制备与研究

阐述了用于场发射压力传感器发射阴极的硅锥阵列的干法制备工艺,用反应离子刻蚀(RIE)的方法在76 mm(3 in.)的低阻硅片上制备出52个均匀分布的10×12的硅锥阵列,得到了曲率半径为25 nm^35 nm且具有良好一致性的尖锥。当阵列的场发射起始电压为1.4 V/μm,场强为9.2 V/μm时,单个硅锥的发射电流达到8.3 nA,并且性能较为稳定。

硅锥阴极中电子输运的数值模拟

引入半导体器件数值模拟的方法，即求解漂移扩散模型为基础的半导体基本方程，对硅锥阴极中载流子的输运过程进行了数值模拟．这一方法可以比较全面地描述载流子输运对硅锥阴极状态的影响．模拟的结果表明，考虑发射电流后，发射电子的供给函数较零电流近似时小．另外，在一定条件下，由于电子输运、ＳＲＨ 产生复合率和碰撞电离产生率的限制，发射电流存在一个上限；强渗透电场下，硅锥阴极顶端内部发生明显的碰撞电离．

真空微电子器件硅锥阴极的工艺研究

本文介绍了利用半导体硅材料制作的真空微电子器件的核心部件,场致发射硅锥阴极,的工艺研究及实验结果。提出了两步腐蚀的工艺方案,制成了形状理想的锥体阴极。

两步法腐蚀硅锥阴极阵列的工艺研究

详细研究了利用硅的各向异性腐蚀、各向同性腐蚀制备硅锥阴极阵列的工艺。采用快速腐蚀与缓蚀削尖两步工艺，制备出了均匀、尖锐的硅锥阵列。其阵列密度可达106／cm2，硅锥曲率半径可做到20nm。

硅锥场发射阴极电热状态的数值模拟

用有限差分法求解相互耦合的电流连续方程和导热方程 ,对硅锥阴极的电热状态进行了数值模拟。模拟中采用了与温度、电场相关电导率模型以及和温度相关的热导率模型。模拟的结果表明 ,锥体顶端的电位变化比较突出 ,在较小的电流下其内部电场即可以达到临界场强 ,使载流子漂移速度开始饱和 ,并表现出饱和的发射特性。在尖锥顶端内部电场达到临界场强直至发生碰撞电离时 。

硅基场致发射光电探测器及硅锥阴极工艺研究

半导体硅锥的场致发射所具有的饱和特性可以用于制造一种新型的光电探测器,本文介绍了这种光电探测器的基本原理和构造,并对其光电阴极的核心部件——硅锥阴极的工艺进行了实验研究。

硅锥场致发射力敏传感器的实验研究

本文介绍了硅锥阵列场致发射力敏传感器的基本原理和结构以及硅锥工艺,并对这种传感器的力敏相关参数的电特性进行了初步测试,获得了较为理想的结果。

硅锥阴极场致发光显示初探

本文简略介绍了硅锥阴极场致发光显示器件的工作原理、总体设计思路、简要工艺流程、工艺规范等内容.

电子束蒸发制备纳米硅锥及其场发射性能研究

应用超高真空电子束蒸发方法,以铁作为催化剂,在硅和多孔硅衬底上生长纳米Si锥阵列。采用原子力显微镜表征生长在不同衬底上纳米硅的形貌特征,测试和比较了不同衬底上纳米硅的电子场发射性能。实验结果表明用这种方法形成了高度为10～35nm的锥状纳米结构,并且这些纳米硅锥阵列的场发射性能良好。比较生长不同衬底上的纳米锥形貌与场发射性能,发现多孔硅衬底上更适合生长这种纳米硅锥。

掺杂浓度对硅锥阴极特性的影响

基于漂移 扩散模型和量子理论中的WKB方法 ,用数值模拟方法分析了材料掺杂浓度对硅锥阴极场致发射特性及工作状态的影响 ,结果表明 ,硅锥阴极单纯的场致发射Iemit E特性受硅材料掺杂浓度的影响很小 .但低掺杂硅锥阴极顶端的电位随发射电流增大而明显上升 .锥体上电位变化可以等效为一个与锥体形状与掺杂相关的串联电阻的作用 ,这一电阻对单尖发射电流有负反馈作用 .另外 ,在常规的工作状态下 ,硅锥阴级的温升并不严重 .这些结果可以作为硅锥阴极设计的参考 .

硅微尖锥冷阴极微加工及其场发射器件物理

片上集成驱动控制电极的硅微尖锥是一类重要的场致电子发射阴极(冷阴极),具有驱动电压低、集成度高、加工流程与集成电路工艺兼容的特点,在微型化真空电子器件上具有应用潜力。本文介绍片上集成硅微尖锥冷阴极关键微纳加工方法及原理,分析硅微尖锥冷阴极场发射器件物理,展望硅微尖锥冷阴极的应用前景。

尺寸形貌对硅纳米锥阵列结构反射特性的影响

为了探讨不同尺度和形貌的硅纳米锥阵列结构表面的光学特性,采用基于纳米粒子自组装薄膜掩蔽的亚微米干法刻蚀工艺,在硅基材表面制备了纳米锥阵列结构,并对纳米锥阵列结构进行了形貌表征及光学测试。结果表明,采用SF6和C4F8混合气体,其体积流量分别为12sccm和27sccm,功率750 W,偏压25V时,可以获得光学减反射性能优异的纳米锥阵列结构。通过调节刻蚀时长获得形貌相似而尺寸不同的硅纳米锥阵列结构。200nm和400nm周期硅纳米锥阵列结构表面具有2%～3%的反射率,而800nm周期硅纳米锥阵列结构表面则接近于硅基材背面的反射率并高于10%,说明亚波长结构的减反射特性更加显著。从实验上揭示了尺寸形貌对硅纳米锥阵列结构反射特性的影响规律,为进一步研究光学器件方面的应用提供了参考。

等离子刻蚀制造硅场发射阵列

本文介绍了一种全干法二步刻蚀制造高发射效率的场发射阵列（ＦｉｅｌｄＥｍｉｔｔｅｒＡｒｒａｒｙ－ＦＥＡ）的方法。首先利用等离子刻蚀（ＰｌａｓｍａＥｔｃｈｉｎｇ－ＰＥ）的各向同性在由ＳｉＯ２掩模的硅衬底上刻出平顶尖锥，然后再利用反应离子刻蚀（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ－ＲＩＥ）的各向异性，在ＰＥ的基础上进一步刻蚀来拔高尖锥并减少尖锥顶部的面积，以得到理想形状的ＦＥＡ尖锥。这种方法比ＲＩＥ一步刻蚀法和湿法刻蚀加ＲＩＥ二步法简单可靠。

Si──FEA冷发射微阴极阵列实验研究

对Ｓｉ—ＦＥＡ冷发射微阴极阵列的微电子工艺技术制各方案及其测试观察结果进行了技术报道。已经获得了２０×２０／１００×１００硅尖锥阵列和栅压在１００～４００ｖ之间５０μＡ冷发射阳极电流。

六硼化镧薄膜场致发射的特性

阵列薄膜是在制备好的尖锥阵列上沉积其他材料的薄膜,以提高场发射阴极性能,它是一种有效的提高场发射阴极性能的方法。在n型硅片上先后采用氧化、光刻、干法刻蚀、氧化削尖等工艺,制备出曲率半径很小的硅尖锥场发射阵列,硅阵列中每个硅尖锥的底半径约2μm,锥高约1.04μm,每个硅尖之间间隔6μm,尖端的曲率半径约50nm,锥角约56°,尖锥阵列的密度约106/cm2。为了降低硅尖锥的功函数及提高抗离子轰击能力,通过电子束蒸发在硅尖阵列上沉积六硼化镧(LaB6)薄膜,薄膜的厚度大约50nm,锥尖曲率半径变为约111nm。X射线衍射(XRD)分析结果表明,电子束沉积在硅尖端的LaB6具有良好的结晶特性。硅尖锥及不同的真空度下阵列薄膜的场致发射I-V特性及电流发射稳定性的测试结果表明:沉积LaB6的薄膜阴极阵列的总发射电流达到125μA,是纯硅尖锥阵列125倍。并且硅阵列六硼化镧薄膜具有良好的场发射稳定性,是一种理想的薄膜场发射阵列。