具有增强电子发射性能的薄膜场发射阴极及其制备方法

摘要

本发明公开了具有增强电子发射性能的薄膜场发射阴极及其制备方法，属于场发射阴极领域。本发明采用激光脉冲沉积系统，在保护气体下，依次在导电衬底上沉积一层具有表面突起形貌的半导体传导缓冲层，然后在半导体传导缓冲层上沉积一层半导体电子势垒层，再在半导体电子势垒层上沉积一层半导体电子势阱层，得到由导电衬底自下向上依次为半导体传导缓冲层、半导体电子势垒层和半导体电子势阱层的增强电子发射性能的薄膜场发射阴极。本发明的薄膜场发射阴极具有低阈值电场、高发射电流密度、电子发射稳定并兼具工艺简单、使用寿命长，制备工艺简单易行，不涉及复杂、昂贵的光刻技术及其相关设备。

主权项

一种具有增强电子发射性能的薄膜场发射阴极，该阴极包括：一导电衬底(2)，在导电衬底(2)上有一层半导体电子势垒层(3)和半导体电子势阱层(4)，其特征是:还包括一具有表面突起形貌的半导体传导缓冲层(1)，由导电衬底(2)自下向上依次为半导体传导缓冲层(1)、半导体电子势垒层(3)和半导体电子势阱层(4)；半导体传导缓冲层的材料为n型掺杂的：ZnO、AlxGa1‑xN、GaAs、Si，0≤x＜1；半导体电子势垒层与半导体电子势阱层,采用如下搭配确定薄膜组分：AlxGa1‑xN与AlyGa1‑yN，其中0≤y＜x≤1；SiO2与Si；AlAs与GaAs；；具有表面突起形貌的半导体传导缓冲层厚度在50‑300nm之间，表面的均方根粗糙度应在15‑150nm，表面突起的密度在106‑109cm‑2。