Холодный катод

Союз СоветскихСоцмапмстмчесимхРеспублик ОП ИСАЙКЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 860165ве делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Н. Н, Сырбу и И. Г. Стамов Кишиневский политехнический институт им, С. ЛазоГ(54) ХОЛОДНЫЙ КАТОД Изобретение относится к эмиссионной электронике н может быть использо вано в различных вакуумных, электронных и микроэлектронных приборах в качестве катода, работающего при комнатной температуре.5Известен холодный катод, представляющий собой р-и"переход, в котором эмиттирующей поверхностью является р -слой выращенный на подложке и-тиЭ10 па, Прямое смещение подается на контакты, нанесенные на противоположные стороны. Контакт к р-слою выполняется в виде сетки или полос, чтобы не препятствовать электронам выходить15 в вакуум1,Недостатком такого катода является относительно низкая эмиссионная способ. ность,20Известен также холодный катод, содержащий р-и-переход и р-область, активированную до отрицательного электронного сродства 2 1. Недостаток известного холодного.катода - относительно низкая эффективность эмиссии и невозможность управления током эмиссии.Цель изобретения - увеличение эффективности эмиссии и воэможность управления током эмиссии,Указанная цель достигается тем,что полупроводниковые р и и-областивыполнены из термоэлектрически анизотропного материала, главная ось которого ориентирована под углом 45 о кплоскости эмиссии.В качестве термоэлектрически анизотропного материала может быть использрван дифосфид цинка (ЕиР), Нафиг. 1.представлена структура холодного катода, где изображены и-областьуиР 1 с концентрацией 3,5 1 О"7 смр-область ХиР 2, легированная до10 см, слой Сз 3 ислойС 520 4, нанесенные Иа поверхность р-областиКи К токоотводные омические контакты,86065 Формула изобретения На Фиг. 2 представлена краеваяфотоэмиссия поверхности р - ЕпР,2 - Сз -СзО(а) и холодная эмиссия (Ю)приподсветке ИК-излучением на длине волны Л 2,0 мкм.При подаче прямого смещения на переход наблюдается эмиссия электроновв вакууме, величина которой зависитот вероятности выхода электронов идиффузионной длины электронов в р-области. Не вьппедшие в вакуум электроны рекомбинируют в р-слое с энергиейрекомбинации, приходящейся на одинэлектрон, намного меньшей, чем ширина запрещенной зоны Е,. Из этого количества некоторая часть теряет энергиюпутем безизлучательной рекомбинации,Сюда включается и перепоглощение электронов. Это обстоятельство приводит кповышению температуры катода. Расчеты,20проведенные для арсенида галлия покаоэывают, что катод нагревается на 45 Кпри общей толщине катода 5 мкм, теплопроводности 0,4 Вт см " К ", ширинеполос 2 мкм (расстояние между контак 23тами по краям) и плотности тока эмиссии 34000 А см . Такой нагрев катодаф.уменьшает эмиссионный ток. При использовании термоэлектрически анизотропного полупроводника нагрев образцапо вышеуказанной причине создает дополнительную термо-ЭДС, Термо-ЭДС понаправлению оси С больше в 160 развеличины термо-ЭДС по направлениюЪФпараллельному оси Д (или Ь ). Это вызывает результирующий поток термо- ЗЗэлектронов по направлению, перпендикулярному к плоскости эмиссии. Частьэтого термоэлектронного тока преодолевает р-слой и эмиттирует в вакуум.Следовательно, такой катод обладает 41повьппенной эффективностью,4Величина тока эмиссии может быть изменена при освещении импульсами ИК-света. ИК-излучение нагревает объем катода на некоторую величину д Т. В результате этого возникает термо- ЭДС и появляется поток термозлектронов к эмиттирующей поверхности, Следовательно, такое устройство работает как Фотокатод чувствительный в ИК-области света, что позволяет управлять током эмиссииПредлагаемый эмиттер при ЗОС 1 К позволяет полчить плотность тока эмиссии 8-10 А/см . Величина тока эмиссии изменяется ИК-подсветкой в пределах 0,5-а.1 О А/см :при освещенности ф = 0 - 100 лм ( А = 2 мкм). Эффективность эмиссии 107,Холодный катод, содержащий п-р-переход и р-область, активированную до отрицательного электронн ого сродства, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения эффективности эмиссии и возможности управления током эмиссии, полупроводниковые р- н и-области выполнены из термоэлектрически анизотропного материала, главная ось которого ориентирована под углом 45б К ПЛОСКОСТИ ЭМИССИИ е Источники информации.,принятые во внимание при экспертизе1. Белл Р. Л. Змиттеры с отрицательным электронным сродством. И.,8 б 0165 И 6 С витель В. Велокон ед Т.Иаточка Ко ектор С. Иекмар едактор Л. Филь Заказ 7562/32 Подписноеого комитетаний и открытРауаская иаб ВНИИБ д Филиал ППП "Патент", г.Узтород, ул. Проектная,а 784Государственнделам изобретМосква, В,4 ф Ф РФ, эсаГю