Автоэлектронные катоды на основе массивов ниобиевых оксидных столбиковых наноструктур для полевых эмиссионных дисплеев

Abstract

В статье обсуждаются перспективы создания управляемых матриц автоэлектронных катодов на основе массивов столбиковых оксидных ниобиевых наноструктур для полевых эмиссионных дисплеев. Разработаны и исследованы геометрические модели автоэлектронных катодов и вакуумных элементов на их основе. Получены распределения электрического поля в вакуумном устройстве при различных расстояниях между катодом и анодом, приложенных напряжениях между ними, форме и микрогеометрии катодов. На основании результатов моделирования рассчитаны оптимальные геометрические параметры наноструктурированных автоэлектронных катодов и матриц на их основе. Разработан технологический маршрут изготовления матриц автоэлектронных катодов на основе массивов ниобиевых металлоксидных столбиковых наноструктур, формируемых электрохимическим анодированием тонкопленочной системы Al/Nb. Изготовлены образцы управляемых матриц автоэлектронных катодов и исследованы их вольт-амперные характеристики при межэлектродном зазоре 2, 5 и 10 мкм в различных электрических режимах при изменении напряженности электрического поля от 3 до 85 В/мкм. При 2 мкм зазоре между анодом и катодом эмиссия возникает при минимальных пороговых напряжениях, однако характеризуется ограниченными значениями токов. Увеличение межэлектродного зазора позволяет увеличить эмиссионные токи, однако при этом повышаются пороговые напряжения. В импульсном режиме достигаются большие значения эмиссионных токов. При зазоре 5 мкм между катодом и анодом пороговое напряжение составило 9,16 В, максимальные токи достигали 350 мкA при напряжении 22,5 В. В импульсном режиме эмиссия возникала при 11,06 В, максимальный ток достигал 1500 мкА при 40 В.