研究目的
研究一种利用金刚石针型二极管实现电子发射的新方法，应用于通信和雷达领域。
研究成果
该研究成功展示了一种利用金刚石针型二极管实现电子发射的新方法，在插入纳米结构碳接触层后观察到电子发射显著增强。这表明金刚石针型二极管在通信和雷达应用中作为高效电子源的潜力。
研究不足
该研究的局限性在于金刚石针型二极管的制备与表征条件较为特殊，包括需采用高压高温衬底，以及必须通过纯氢等离子体处理才能实现负电子亲和势特性。
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[IEEE 2018年第31届国际真空纳米电子学会议(IVNC) - 日本京都 (2018.7.9-2018.7.13)] 2018年第31届国际真空纳米电子学会议(IVNC) - 基于金刚石pin二极管的电子源
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[IEEE 2018年第31届国际真空纳米电子学会议(IVNC) - 日本京都 (2018.7.9-2018.7.13)] 2018年第31届国际真空纳米电子学会议(IVNC) - 基于金刚石pin二极管的电子源
DOI：10.1109/IVNC.2018.8520100
出版年份：2018
更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要：
高效电子源在航天、地面电力通信及雷达应用领域持续受到关注。基于传统热电子发射与场致电子发射阴极技术，本研究通过金刚石PIN二极管实现了直接电子发射的新方法。注入二极管本征层导带的电子可通过该i层的负电子亲和势表面释放至真空环境。这些金刚石PIN二极管制备于（111）晶向的硼掺杂（p型）衬底上，分别采用专用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统沉积了高纯度本征层和磷掺杂金刚石层（n型，约400纳米厚度）。另通过专用PECVD生长了由纳米结构碳构成的附加接触层。该多层器件采用铝硬掩模光刻工艺加工，蚀刻出直径50-200微米的台面结构。最终器件经纯氢等离子体处理以诱导i层的负电子亲和势特性，随后在高真空环境中进行退火处理。单个PIN二极管在正向偏置电流及最高20伏特电压下工作时，观测到的二极管发光现象归因于紫外激子态并表明存在双极传输。当二极管电流达到约80毫安时，单个直径200微米二极管可观测到25微安的电子发射电流。
作者：
Franz A. M. Koeck，Manpuneet Benipal，Robert J. Nemanich
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