Горох Геннадий Георгиевич, к.т.н., заведующий НИЛ 4.10 НИЧ
220013, Республика Беларусь, г. Минск, ул. П. Бровки, д. 6
тел. +375-17-293-80-47
Gorokh Gennady Georgievich, PhD, head of R&D Laboratory 4.10
220013, Republic of Belarus, Minsk, P. Brovki st., 6
tel. +375-17-293-80-47
К.т.н., зам директора по научной работе
PhD, Deputy Director for Research
К.т.н., с.н.с. НИЛ 4.10 НИЧ
220013, Республика Беларусь, г. Минск, ул. П. Бровки, д. 6
тел. +375-17-293-80-47
PhD, senior researcher of R&D Laboratory 4.10
220013, Republic of Belarus, Minsk, P. Brovki st., 6
tel. +375-17-293-80-47
Н.с. НИЛ 4.10 НИЧ
220013, Республика Беларусь, г. Минск, ул. П. Бровки, д. 6
тел. +375-17-293-80-47
Researcher of R&D Laboratory 4.10
220013, Republic of Belarus, Minsk, P. Brovki st., 6
tel. +375-17-293-80-47
Н.с. НИЛ 4.10 НИЧ
220013, Республика Беларусь, г. Минск, ул. П. Бровки, д. 6
тел. +375-17-293-80-47
Researcher of R&D Laboratory 4.10
220013, Republic of Belarus, Minsk, P. Brovki st., 6
tel. +375-17-293-80-47
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.
The article discusses the prospects of creating controlled field-effect cathodes based on arrays of columnar oxide niobium nanostructures for field emission displays. Geometrical models of field-emission cathodes and vacuum elements have been developed and investigated. The distribution of the electric field in the vacuum device at various distances between the cathode and the anode, the applied voltages between them, the shape and microgeometry of the cathodes were obtained. The optimal geometric parameters of nanostructured autoelectronic cathodes and matrices of these were calculated based on the simulation. The technological route has been developed for the production of autoelectronic cathode matrices based on arrays of niobium-oxide columnar nanostructures formed by electrochemical anodization of Al/Nb thin-film system. The samples of controlled arrays of autoelectronic cathodes were fabricated and the current-voltage characteristics with interelectrode gap of 2, 5 and 10 μm in various electric modes with change in the electric field strength from 3 to 85 V/μm were studied. At 2 μm gap between the anode and cathode, the emission occurs at minimum threshold voltages, but it is characterized by limited current values. The increasing in the interelectrode gap allows rising the emission currents, however, the threshold voltages increase. In the pulsed mode, the large emission currents are achieved. The threshold voltage of autoelectronic cathode matrices with interelectrode gap of 5 μm was 9.16 V, the maximum currents reached 350 μA at voltage of 22.5 V. In the pulsed mode, the emission arose at 11.06 V, the maximum current reached 1500 μA at 40 V.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.