[发明专利]阶梯状组分渐变的AlN薄膜型冷阴极

权利要求书

1.一种阶梯状组分渐变的AlN薄膜型冷阴极，包括：

一n型SiC衬底；

一n型金属电极，其制作在n型SiC衬底下表面；

一AlN薄膜型冷阴极，其外延生长在n型SiC衬底上；

一金属阳极，其位于AlN薄膜型冷阴极的上面，且不与AlN薄膜型冷阴极接触；

一高压源，其正极连接金属阳极；

一电流计，其正极连接高压源，负极与n型金属电极连接。

2.如权利要求1所述的阶梯状组分渐变的AlN薄膜型冷阴极，其中n型SiC衬底的电阻率为0.02-0.2Ω·cm，厚度为200-500μm。

3.如权利要求1所述的阶梯状组分渐变的AlN薄膜型冷阴极，其中n型金属电极的材料为Ni或Ni/Au，所述Ni或Ni/Au中的Ni层厚度为50-200nm，Au层厚度为50-200nm。

4.如权利要求1所述的阶梯状组分渐变的AlN薄膜型冷阴极，其中AlN薄膜冷阴极为的厚度为10-500nm，Si掺杂浓度为1×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3。

5.如权利要求1所述的阶梯状组分渐变的AlN薄膜型冷阴极，其中金属阳极的材料为Au、Ag、Cu、Al或不锈钢，或制作在玻璃或蓝宝石基片上的单一金属或复合金属，或制作在玻璃之上的铟锡氧化物电极，或为固定在可调节装置上的平顶金属探针。

6.如权利要求1所述的阶梯状组分渐变的AlN薄膜型冷阴极，其中高压源的作用是为场发射过程提供高电压，电压范围为0-5kV。

7.如权利要求1所述的阶梯状组分渐变的AlN薄膜型冷阴极，其中电流计的作用是测量金属阳极接收到的电子电流，测量范围为1×10^-9-1×10^-1A。

8.如权利要求4所述的阶梯状组分渐变的AlN薄膜型冷阴极，其中AlN薄膜型冷阴极放置于真空系统中进行测量，真空度为1×10^-1-1×10^-8Pa。

9.如权利要求8所述的阶梯状组分渐变的AlN薄膜型冷阴极，其中AlN薄膜冷阴极由多层具有不同Al组分的AlGaN构成，AlGaN的层数≥2，从n型SiC衬底开始依次为Al_xGa_l-xN、Al_yGa_1-yN、Al_zGa_1-zN，各层的Al组分满足0≤x＜y＜z≤1。