СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МДМ-КАТОДА
METHOD OF MAKING MIM-CATHODE

Изобретение относится к области электронной техники, а именно к технологии изготовления элементов электровакуумных приборов, в частности катодов.
Известен МДМ-катод [1], выполненный в виде тонкопленочной системы «металл-диэлектрик-металл» на полированной подложке, отличающийся тем, что для увеличения эмиссионных параметров катода в качестве диэлектрика используется пористая пленка диоксида кремния.
2
2
2
2
Пористые пленки диоксида кремния (SiO) с различной концентрацией пор получались путем магнетронного распыления комбинированной мишени Si+C в среде смеси газов Аr+O. Формирование пор объясняется протеканием химических реакций углерода с кислородом на подложке с образованием газового компонента (СО), который покидает пленку SiO, разрыхляя ее и формируя в ней сквозные поры и поры с газовыми включениями. Наличие пор облегчает формовку МДМ-катода и повышает эмиссионные параметры. Недостатком такого МДМ-катода является неравномерная эмиссия по поверхности вследствие неупорядоченного расположения на ней пор.
Недостатком известных   способов    является, то, что шероховатая поверхность имеет нерегулярную структуру с плохой воспроизводимостью.
Целью изобретения является повышение плотности и равномерности тока эмиссии МДМ-катодов.
8
-2
Поставленная цель достигается тем, что на нижнем электроде МДМ-катода формируются металлические наноострия с плотностью 5·10 см путем электрохимического осаждения металла через сквозные поры шаблона из полимерной пленки.
8
-2
Предлагаемый способ изготовления холодного МДМ-катода осуществляется следующим образом. На гладком нижнем металлическом электроде выращивается регулярная наноострийная структура путем электрохимического высаживания металла в электролитической ячейке через специальный шаблон. В качестве шаблона используется полимерная пленка, которая подвергается облучению ионами аргона, что приводит к образованию несквозных латентных треков. При воздействии на пленку специальными химическими реагентами в области треков происходит травление пленки. В результате образуются сквозные поры с диаметром 300-450 нм и плотностью порядка 10см.
8
-2
Перед выращиванием острий подложка выдерживается в серной кислоте 2-3 сек. Для высаживания металла подложка закрепляется в электролитической ячейке (Фиг.1). Плотный прижим шаблона осуществляется с помощью пористого фетра. Металл высаживается на подложку через поры шаблона путем пропускания электролита вдоль поверхности подложки с закрепленным шаблоном. Электрохимическое осаждение металла проводится при напряжении не более 1 В. Контроль высоты острий осуществляется прошедшим зарядом при контроле тока и времени высаживания. После осаждения подложка выдерживается в растворе щелочи для удаления шаблона. На Фиг.2 представлено изображение наноострийной поверхности, полученное в электронном микроскопе. Наноострия представляют собой столбики диаметром 300-450 нм с плотностью порядка 10 см. Диаметр и плотность острий определяется параметрами шаблона.
На подложку с регулярными наноостриями с помощью ионно-плазменного метода напыления наносится пленка рабочего диэлектрика толщиной 80 нм. Верхний электрод получается термическим испарением алюминия в вакууме толщиной 30 нм.
Изготовленный по предложенному способу МДМ-катод подвергался процессу формовки и показал равномерное распределение эмиссионных центров, которое соответствовало сформированному наноострийному рельефу. При этом плотность тока эмиссии МДМ-катода с наноострийным нижним электродом была на порядок выше, чем для МДМ-катодов с гладким нижним электродом.
Источники информации
1. Усов С.П., Сахаров Ю.В., Троян П.Е. МДМ-катод. RU 107399 U1, МПК H01J 9/02.