半导体多层超薄膜场发射冷阴极的制备及其结构增强机理研究

在制备半导体多层超薄膜过程中，通过调控结构工艺参数，在其内部构造出适当的垒/阱量子结构，可使电子在近表面积累增强及表面有效势降低，从而导致场发射电流密度数量级增加，阈值电压大大降低。这表明，无需研发新材料，仅在半导体多层超薄膜制备中施以结构调制，就可实现其场发射性能极大改善，这将为场发射冷阴极的器件化提供了一种新的途径与技术方案。基于此，本项目选用AlxGa1-xN作为多层超薄膜膜层组分，采用激光溅射+磁控溅射复合制膜及场发射测试一体化系统，通过可控阳极测试分析技术，全面考虑影响多层超薄膜量子结构的各种工艺参数（薄膜组分、组分厚度、各薄膜组分厚度比、掺杂状态、电子源供给、超薄膜内场、发射表面形状，薄膜界面等），通过结构设计与实验相结合的方法，制备可器件应用的半导体多层超薄膜场发射冷阴极，并建立起能模拟场发射真实物理过程、阐明结构场增强机理且能应用于设计最优多层超薄膜场发射的场发射理论模型。