Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Катод Спиндта



 Другие рефераты
Купля-продажа жилья Как насекомые создают силы для полета Кварки Кинетическое уравнение Больцмана

Саратовский государственный университет
                            Им. Н.Г.Чернышевского



                               Курсовая работа



                               Катод Спиндта.



                                                   Кафедра Прикладной физики


                                                       Научный руководитель:
                                                              Мухамедов Р.Ф.
                                                    Выполнил студент 5 курса
                                                     535гр. Физ. Факультета:
                                                             Ярославкин Ю.А.



                                САРАТОВ 2001.


                                 Содержание:


1. Введение.
2. Автоэлектронная эмиссия.
3. Тонкоплёночные автоэмиссионные катоды. Технология и особенности
   протекания эмиссионных процессов.
4. Технология изготовления катодов Спиндта.
5. Плотность упаковки эмиттеров.
6. Время жизни.
7. Заключение.
8. Список литературы.



                                  Введение:

     Стремительное развитие деловой жизни и появление новейших цифровых
  информационных технологий  и устройств отображения информации заставляют
 разработчиков третьего тысячелетия совер-шенствовать способы  отображения и
                      передачи информации             .
    Вакуумная микроэлектроника во многом определила пути реализации самых
   смелых идей в использовании информационного  пространства. Современного
   пользователя невозможно представить без компьютера и программ, на базе
    которых строятся современные исследования, разработки и использование
      мирового информационного пространства, позволяющего двигать науку
                                                  .
             Конечно, историю науки пишут сами люди науки. Поэтому никак не
  избежать субъективного подхода к изложению дате одних и тех же фактов, к
   подбору «значительных событий», к оценке значительности  того или иного
  специалиста, той или иной работы для развития научного направления: ведь
                        есть пророни своем отечестве
                   о которых не знают в отечествах других
                                         .

              Основной доклад на первой международной конференции по
вакуумной микроэлектроники сделал Айвор Броди – один из основоположников
этого направления. По мнению Броди вакуумная микроэлектроника приобрела
большое  значение благодаря двум факторам общего характера:
1. Возросли требования, которым уже не могут удовлетворить твёрдотельные
   приборы, даже после огромных исследовательских затрат, и, кроме того,
2. Специалисты пришли к выводу, что отнюдь не будет непрактичным делать
   вакуумные лампы микронных и субмикронных размеров.
     Как же по Айвору Броди развивалась вакуумная микроэлектроника? Он
выделяет четыре основных пути её развития, которые привели к сегодняшнему
состоянию.
 В начале 20-х годов нашего столетия пробой заявил о себе в периодических
срывах трансатлантических радиопередач, осуществляемых с помощью высоко
мощных ламп Маркони. Госслинг, работавший у Маркони, исследовал этот эффект
и в 1926 году опубликовал работу, в которой высказал гипотезу, что пробой
вызывается электронами с выпуклостями на вольфрамовом стержневом катоде.
Эти выпуклые неоднородности взрывались, вызывая пробой. Как пишет Броди,
обсуждение этих результатов с профессором Фаулером из Кембриджского
университета привело к Нордгейму, получившему средства на исследования, и,
в конечном счете, к уравнению Фаулера – Норд гейма. Открытие того, что
электроны могут вылетать с холодных катодов под действием электрических
полей с высокой напряжённостью, вызвало множество проектов приборов, но
прошло более сорока лет, прежде чем что-то получилось.

       Настоящая работа посвящена особенностям технологии изготовления
катодов Спиндта , основанная на методе создания решеток автокатодов, с
использованием тонкопленочной технологии и электронно-пучковой литографии.
Решетки автоэмиссионных катодов, изготовленных из монокристаллов кремния с
применением тонких металлических пленок, обладают техническими
характеристиками, позволяющими их широкое применение в плоских дисплеях,
сканирующих микроскопах и т.п.


                            Автоэлектронная эмиссия.

   Автоэлектронная эмиссия (АЭ) - физическое явление, состоящее в том, что
электроны покидают твёрдое тело, в котором они находятся в качестве
свободных носителей заряда (это может быть металл или полупроводник), под
действием сильного электрического поля, приложенного к поверхности. В
случае автоэлектронной эмиссии электроны преодолевают потенциальный барьер
на поверхности тела не за счет кинетической энергии теплового движения, а
путем специфического квантового явления – туннельного эффекта.
   В простейшем случае туннельный эффект заключается в том, что
микроскопическая частица, первоначально находившаяся по одну сторону
потенциального барьера (то есть области  пространства, для которой полная
энергия частицы ( превышает её потенциальную энергию Uсх), может с конечной
вероятностью быть обнаружена по другую сторону барьера.
   Туннельный  эффект является чисто квантовым феноменом и для него
отсутствует аналог в классической механике. Согласно Ньютновской механике
частица с массой m не может находиться внутри потенциального барьера,
поскольку из уравнения для полной энергии следует,
   [pic]           (1)
что соотношение [pic]выполняется только для мнимых значений импульса р.
Объяснение туннельного эффекта, в конечном счёте, связано с соотношением
неопределённости Гейзенберга, согласно которому квантовая частица
находиться в состоянии с одновременно точно определёнными координатой и
импульсом.
Неопределённости [pic] и [pic]всегда удовлетворяют соотношению
   [pic],               (2)
где   [pic]  эрг[pic]с –  постоянная Планка.
Согласно этому принципу, слагаемые в правой части уравнения (1) не имеют
одновременно определённых значений и могут отличаться от своих средних
значений. Поэтому имеется конечная вероятность обнаружить квантовую частицу
в запрещённой зоне с точки зрения классической механики области.
   Туннельный эффект был одним из первых квантовых явлений, предсказанных
после создания в 1926 году Э. Шредингером волновой механики. По всей
видимости, первое свидетельство его существования можно найти в статье Л.
И. Мандельштама и М. А. Леонтовича, которые рассматривали решение уравнения
Шредингера для


модельного потенциала ангармонического осциллятора вида
[pic] при [pic]и [pic]при [pic].
Волновая функция, описывающая свободное движение частицы слева от
потенциала (при x>a). При этом, когда энергия частицы близка к значениям
дискретных уровней энергии внутри потенциальной ямы, амплитуда волновой
функции справа от нее резко возрастает. Это явление на современном языке
носит название резонансного прохождения через потенциальный барьер.
   В 1928 году Г. Гамов с помощью туннельного эффекта объяснил явление
[pic] - радиоактивности тяжёлых ядер, и в том же году Фаулер и Норд гейм
построили теорию холодной эмиссии из поверхности металлов. Туннельный
эффект лежит в основе объяснения таких явлений, как слияние лёгких ядер при
термоядерных реакциях, работы сверхпроводящего перехода Джозефсона и
туннельного диода. Именно Фаулер вместе с Нордгеймом в том же 1928 году
построили теорию холодной эмиссии (автоэлектронной эмиссии) с поверхности
металлов.
   На рис.1 приведен график потенциальной энергии электрона вблизи границы
металл – вакуум при отсутствии внешнего поля и при наличии слабого и
сильного внешних полей в зависимости от расстояния от поверхности металла.



Кривые 1,2 и 3 соответствуют
случаям отсутствия внешнего
поля, слабому полю и
сильному полю: d-ширина
барьера. По мере увеличения
внешнего положительного
поля понижается
высота потенциального
барьера над уровнем Ферми
и уменьшается его ширина.
Следовательно, увеличивается
вероятность проникновения
через  барьер электронов,
подлетающих к нему со
стороны металла.
Иными словами ,
увеличивается число                     Рис.1  Поверхностный потенциальный
барьер на границе

                                           раздела металл–вакуум.
электронов, проходящих через барьер, то есть ток автоэмиссии. Подчеркнем,
что в случае автоэмиссии с поверхности металла, электрическое поле не
проникает в глубь него и не влияет на движение электронов в металле. Роль
внешнего поля сводиться только к изменению формы потенциального барьера,
уменьшению его высоты и ширины.

                    Тонкопленочные автоэмиссионные катоды
               Технология и особенности протекания эмиссионных
                                 процессов.
   Исключительно важной для всего развития вакуумной микроэлектроники стала
статья Спиндта с сотрудниками из Стэндфордского исследовательского
института, опубликованная в 1976 году в журнале Journal of Applied Physics.
В ней был описан метод создания решёток автокатодов с молибденовыми
остриями с использованием тонкоплёночной технологии и электронно-пучковой
микролитографии, а также были приведены результаты подробного
экспериментального исследования полученных автокатодов. Разработанная
технология позволяла изготавливать катоды, содержавшие до 5000 острий с
радиусом скругления около 500 A  и плотностью упаковки примерно [pic]
Тонкоплёночный катод с полевой эмиссией представляет собой сэндвич:
проводник-изолятор (рис.2) . Верхний проводник или сетка имеет отверстие от
1 до 3 мкм в диаметре, сквозь которое протравлено отверстие до нижнего
проводника. На подложке находится конусообразный эмиттер, его вершина
располагается в отверстии сеточной пленки. Размеры для одного из
изготовленных катодов приведены на рисунке.



Рис. 2 Схематическое изображение тонкоплёночно
123
скачать работу


 Другие рефераты
Еритрея
Ақшаның пайда болуы, мәні және теориясы
Подразделения химии
Историческая демография


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ