[发明专利]一种具有低阈值电场的硅基场发射阴极材料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种具有低阈值电场的硅基场发射阴极材料及其制备方法。该场发射阴极材料可为GaN、AlN、BN、ZnO、ZnS，并且具有如下特征：直接带隙半导体且带隙宽度应介于3eV至7eV，能形成六方纤锌矿结构，且材料沿六方纤锌矿结构的(002)晶向择优生长；其厚度大于20nm小于50nm；同时具备六方相和非晶相。该场发射阴极材料的制备方法为：以硅为基底材料，分别经过预处理和HF酸浸泡后，在基底上进行激光脉冲沉积一定厚度的薄膜，从而得到最终产品。本发明所提供的制备工艺简单易行，制备的材料具有低阈值电场，高发射电流密度的电子发射特性，且该阴极结构以硅为基底，易于与其他微电子器件集成，是制造真空微电子器件的理想阴极。

主权项

一种具有低阈值电场的硅基场发射阴极材料，其特征在于：1)该场发射阴极材料为直接带隙半导体且带隙宽度应介于3eV至7eV，能形成六方纤锌矿结构，可采用如下半导体材料：GaN、AlN、BN、ZnO、ZnS；2)该场发射阴极材料沿六方纤锌矿结构的c轴，即(002)晶向垂直于基底方向择优生长；3)该场发射阴极材料厚度大于20nm小于50nm；4)该场发射阴极材料同时具备六方相和非晶相，通过薄膜厚度或掺杂浓度可控制六方相和非晶相比例；5)该场发射阴极材料在场发射电流密度为1mA/cm2时，所需施加的电场强度介于0.5V/μm至3V/μm。