[發明專利]碳化硅襯底上的AlN冷陰極結構

有效

• 申請號: 201510094613.0
• 申請日: 2015-03-03
• 公開（公告）號: CN104658830B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 陳平;趙德剛;朱建軍;劉宗順;江德生;楊輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01J1/304
• 分類號: H01J1/304;H01J9/02;B82Y30/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

1.一種碳化硅襯底上的AlN冷陰極結構，包括：

一n型SiC襯底；

一n型金屬電極，其制作在n型SiC襯底下表面；

一SiC納米尖端結構，其制作在n型SiC襯底上表面，其與n型SiC襯底的材料相同；

一AlN冷陰極薄膜，其制作在SiC納米尖端結構的上表面；

一電壓源，其正極與AlN冷陰極薄膜連接，負極與n型金屬電極連接；

一金屬陽極，其位于AlN冷陰極薄膜的上面，且不與AlN冷陰極薄膜接觸；

一高壓源，其正極連接金屬陽極；

一電流計，其正極連接高壓源，負極連接n型金屬電極。

2.如權利要求1所述的碳化硅襯底上的AlN冷陰極結構，其中n型SiC襯底的電阻率為0.02-0.2Ω·cm，厚度為200-500μm。

3.如權利要求1所述的碳化硅襯底上的AlN冷陰極結構，其中n型金屬電極的材料為Ni或Ni/Au，所述Ni或Ni/Au中的Ni層厚度為50-200nm，Au層厚度為50-200nm。

4.如權利要求1所述的碳化硅襯底上的AlN冷陰極結構，其中SiC納米尖端結構是通過光刻和刻蝕在n型SiC襯底表面制作的。

5.如權利要求1所述的碳化硅襯底上的AlN冷陰極結構，其中AlN冷陰極薄膜的材料為n型Si摻雜AlN薄膜，厚度為1-100nm，Si摻雜濃度為1×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3。

6.如權利要求1所述的碳化硅襯底上的AlN冷陰極結構，其中金屬陽極為Au、Ag、Cu、Al或不銹鋼，或制作在玻璃或藍寶石基片上的單一金屬或復合金屬，或制作在玻璃之上的銦錫氧化物電極，或為固定在可調節裝置上的平頂金屬探針。

7.如權利要求1所述的碳化硅襯底上的AlN冷陰極結構，其中電壓源的作用是在n型SiC襯底和AlN冷陰極薄膜之間施加電壓，電壓范圍為0-100V。

8.如權利要求1所述的碳化硅襯底上的AlN冷陰極結構，其中高壓源的作用是為場發射過程提供高電壓，電壓范圍為0-5kV。

9.如權利要求1所述的碳化硅襯底上的AlN冷陰極結構，其中電流計的作用是測量金屬陽極接收到的電子電流，測量范圍為1×10^-9-1×10^-1A。

10.如權利要求1所述的碳化硅襯底上的AlN冷陰極結構，其中AlN冷陰極薄膜和金屬陽極構成電子發射-接收結構，放置于真空系統中進行測量，真空度為1×10^-1-1×10^-8Pa。