[发明专利]具有低孔隙度高掺杂接触层的硅发射体

权利要求书

1.一种高发射电子发射体10，它包括：

电子注入层1，包括正面表面2和背面表面4，

高孔隙度多孔硅材料的活性层3，它与正面表面2接触；

低孔隙度多孔硅材料的接触层5，它与活性层接触，并包括界面表面12；和

n-型高掺杂区8，它延伸入界面表面12，该n-型高掺杂区8的特征是低孔隙度。

2.权利要求1的高发射电子发射体，其中电子注入层1包括选自n⁺半导体、n⁺单晶硅、导电的硅化物、导电的氮化物、金属和玻璃基板上的金属层的导电材料。

3.权利要求2的高发射电子发射体，其中n⁺单晶硅包括选自100晶体取向和111晶体取向的晶体取向。

4.权利要求2的高发射电子发射体，其中导电硅化物选自硅化钛和硅化铂，导电氮化物包括氮化钛。

5.权利要求1的高发射电子发射体，其中电子注入层1的背面表面4包括欧姆接触9。

6.权利要求5的高发射电子发射体，其中欧姆接触9由选自金、金合金、铂、铂合金、铝、铝合金、多层金属、金顶面的钽、金顶面的铬中的一种材料制成。

7.权利要求1的高发射电子发射体，还包括与界面表面12接触的顶电极7。

8.权利要求7的高发射电子发射体，其中顶电极由选自金、金合金、铝、铝合金、钨、钨合金、铂、和铂合金的导电材料制成。

9.权利要求1的高发射电子发射体，其中低孔隙度多孔硅材料的接触层5和高孔隙度多孔硅材料的活性层3是选自多孔外延硅、多孔聚硅、多孔无定形硅、和多孔碳化硅的材料。

10.权利要求9的高发射电子发射体，其中多孔外延硅是选自n^-多孔外延硅、p^-多孔外延硅、和本征多孔外延硅的材料。

11.权利要求10的高发射电子发射体，其中对于n^-多孔外延硅和本征多孔外延硅，接触层5的n-型高掺杂区8包括选自砷、磷和锑的掺杂剂材料。

12.权利要求9的高发射电子发射体，其中多孔聚硅是选自n^-多孔聚硅、p^-多孔聚硅和本征多孔聚硅的材料。

13.权利要求12的高发射电子发射体，其中对于n^-多孔聚硅和本征多孔聚硅，接触层5的n-型高掺杂区8包括选自砷、磷、和锑的掺杂剂材料。

14.权利要求9的高发射电子发射体，其中对于多孔碳化硅，接触层5的n-型高掺杂区8包括选自氮、磷、和钒的掺杂剂材料。

15.一种用于制造高发射电子发射体10的方法，该发射体包括电子注入层1，其上为硅材料层6，该硅材料层6包括高孔隙度多孔硅材料的活性层3、低孔隙度多孔硅材料的接触层5和接触层5中的n-型高掺杂区8，该方法包括：

用掺杂剂掺杂硅材料层6的界面表面12，形成n-型高掺杂区8；在预选的光学环境下于氢氟酸溶液中以第一阳极化电流密度I，使界面表面12阳极化，以形成低孔隙度多孔硅材料的接触层5；

使第一阳极化电流密度I₁持续第一时间期T₁，直至低孔隙度多孔硅材料的接触层5达到第一厚度t_c；

将第一阳极化电流密度转换到第二阳极化电流密度I₂，以形成高孔隙度多孔硅材料的活性层3；以及

使第二阳极化电流密度I₂持续第二时间期T₂，直至高孔隙度多孔硅材料的活性层3达到第二厚度t_a。

16.权利要求15的方法，其中掺杂工序是选自离子注入、扩散、和现场沉积的过程。

17.权利要求16的方法，在掺杂工序后还包括：

如果掺杂工艺是离子注入或扩散，则将硅材料层6在惰性环境中退火。

18.权利要求15的方法，其中第一阳极化电流密度I₁和第二阳极化电流密度I₂选自恒定的电流密度和随时变化的电流密度之一。