Page 6 - Наноэлектромеханический преобразователь с автоэлектронной эмиссией — новый приемник длинноволнового оптического излучения

ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2012

54

где

А

,

В

— константы;

S

— площадь вершины вискера;

β

— форм-

фактор или коэффициент, связывающий напряжение

U

э

и напряжен-

ность

Е

электрического поля у поверхности вискера (

E =



U

э

) и зави-

сящий от его геометрических размеров и взаимного расположения

электродов;

φ

— работа выхода электрона из металла.

В конденсаторной структуре форм-фактор плоского катода

1

,

d







в диодной структуре с катодом в виде острия [7]









1

ln /

,

d









где

ρ

— радиус скругления вершины вискера (эмиссионного слоя);

d

— зазор между вискером и обратной стороной биметаллической

пластинки при

Т = Т

0

.

В проектируемых ЧЭ приемников теплового излучения данный

эффект достигается путем придания вискеру конусной формы.

Существуют различные способы формирования вискеров и раз-

личные методы инициализации. Наибольшее применение получили

методы формирования вискеров методом напыления [7], методом

наноструктурированных матриц [8], лазерно-индуцированное форми-

рование [9] и метод локально-зондового окисления [10]. Следует отме-

тить, что практическому использованию этих методов в технологии

изготовления НТЭМП препятствует высокая чувствительность виске-

ров к любым последующим операциям. Исходя из этого, разработан

способ локальной инициализации вискера по переменному току после

окончательного формирования механической структуры НТЭМП.

Геометрические параметры вискера высота

H

, диаметр основания

D

и радиус вершины



(рис. 3), а также его коэффициент эмиссии

существенно зависят от амплитуды и длительности импульса напря-

жения, прикладываемого к пластине, температуры и влажности сре-

ды инициализации, состава газовой среды, давления, толщины токо-

проводящего проводника катода и его материала.

Для отработки технологических режимов инициализации АЭЭ

разработан и изготовлен стенд. Для изучения условий и режимов

формирования вискеров изготовлены кри-

сталлы НТЭМП на основе технологии «ме-

талл—сапфир» с токопроводящей поверх-

ностью катода и первого слоя пластины из

никеля. Кристаллы НТЭМП установлены в

доработанные корпуса QLCC 8/6 (рис. 4) с

различной газовой средой, давлением и

влажностью.

Инициализация осуществлялась путем

подачи импульса напряжения 10…90В дли-

Рис. 3. Геометрия конусо-

образного вискера