碳纳米管场发射电子源的仿真设计与性能测试

作者：郝明; 王聪; 蒋睿; 蔡宗佳; 齐天缘; 巴要帅; 谢元华; 刘坤

来源：真空与低温, 2022, 1-13.

• MEMS
• 微型电子源
• 场发射
• 碳纳米管

碳纳米管(Carbon Nanotubes，CNTs)因其优异的电学性能和大长径比被广泛用作电子源阴极材料。CNTs具有高稳定性和长寿命等特点，广泛应用于高压电极电真空器件中。CNTs电子源采用MEMS (Micro-Electro-Mechanical System)工艺，有助于质谱分析元件、电离真空计、微推力推进器等真空元器件的微型化。本文设计了一种基于碳纳米管的带有气体进样和离子传输通道的三电极场发射电子源，可为MEMS质谱离子源提供电子束。通过仿真分析和实验测试，研究了栅极结构和馈电参数对场发射性能的影响规律。仿真分析最大场发射阴极电流为46.085 μA，电子透过率为64.28%；实验测试最高场发射电流密度为1.62 A/m~(2)，电子透过率为75.34%。

• 单位
  东北大学; 自动化学院