автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.02, диссертация на тему:Исследование электрофизических свойств тонкопленочных систем металл-диэлектрик-металл в экстремальных условиях внешней среды и электрических полей

; Ой

и

■4 #

На правах рукописи

Гынгазов Сергей Анатольевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЛЕКТРОВЕЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ' ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СИСТШ МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК-МЕТАЛЛ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

06.09.02 - электротехнические материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических яаук

ТОМСК-1995

Работа выполнена в Томской государственной академии систем упраления и радиоэлектроники (ТАСУР)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Официальный оппоненты:

доктор физико-математических наук,

профессор

кандидат физико-математических наук

Ведущая организация - Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов (г. Томск)

Защита состоится "б" декабря 1905 г. в 15 час. на заседании диссертационного совета К 063. 80.05 в Томском политехническом университете, по адресу: 63400-1, г. Томск, пр. Ленина, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского политехнического университета.

Автореферат разослан "_"_ 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук,

профессор A.A. Дульзон

П.Е. Троян

В.В. Лопатин A.A. Миллер

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы.• В электронике широко используются диэлектрические материалы. Часто устройства и их компоненты работают в экстремальных условиях внешней среды и электрических полей. В диэлектрике, заключенном между двумя электродами, при приложении к ним напряжения может наблюдаться процесс электрического пробоя, который является нежелательным явлением при эксплуатации электро и радио приборов. Электрический пробой диэлектрика имеет место, когда в диэлектрике создается сильное электрическое поле (порядка Ю4 В/см и более). В тонких диэлектрических слоях вследствие эффекта упрочнения значение пробивного напряжения может достигать величины порядка 10б В/см. Со временем диэлектрик ухудшает свои изолирующие свойства. Старение диэлектрика приводит к снижению величины пробивного напряжения. Кроме процесса электрического пробоя в диэлектрике могут наблюдаться предпробойные явления, среди которых выделяется процесс электрической формовки, наблюдаемый в вакууме в тонких диэлектрических слоях, заключенных между металлическими тонкопленочными электродами. Процесс электрической формовки приводит к образованию сквозной проводимости через диэлектрик, появлению центров, эмиссии электронов в вакуум, которые одновременно являются центрами электролюминесценции. Вольт-амперная характеристика сквозного тока при этом принимает N-06-разный вид.

Явление электронной эмиссии из формованных тонкопленочных ' систем металл-диэлектрик-металл (МДМ) используется при создании низковольтных ненакаливаемых катодов, одно из перспективных применений которых изготовление на их основе матриц катодов для плоского вакуумного люминесцентного экрана. Получение эффективных матриц МДМ-катодов затруднено вследствие-случайного характера процесса электрической формовки, затрудняющего получение равномерной эмиссии по поверхности рабочей области, и существования сильной зависимости эмиссионных параметров от размера активной площади МДМ-системы ("эффект площади"), которая проявляется в виде их ухудшения при увеличении площади. Поэтому разработчикам приборов необходимо решать задачи повышения (сонгролируемости процесса

образования эмиссионных центров, сохранения высоких эмиссионных параметров независимо от размера активной площади ВДМ-системы. Решение этих задач требует более детального изучения процессов в диэлектрике в сильных электрических полях при различных условиях внешней среды. Процесс электрической формовки протекает в сильных электрических полях (порядка 105-10б В/см). В некоторых случаях такие поля могут наблюдаться в локальных участках в различных изолирующих системах при механическом повреждении или в результате протекания процессов,"приводящих к старению диэлектрика, и в этих местах возможно протекание процессов, сходных' по "своей природе к процессу электрической формовки, поэтому работы, направленные на изучение процесса электрической формовки тонкопленочных МЦМ-систем, на разработку путей повышения его контролируемости и управляемости, являются актуальными:

• Цель-работы. Разработка методик изготовления. МДМ-катода, позволяющих прогнозировать и контролировать процесс образования эмиссионных центров и снижать зависимость эмиссионных параметров от размера активной площади.

Научная новизна.

1. Впервые экспериментально показано, что в МЦМ-катоде электрофизические процессы на поверхности диэлектрика по периметру " формованного канала идентичны процессам в формованной островковой металлической пленке.

2. Впервые обнаружено положительное влияние адсорбированных на поверхности верхнего электрода молекул полипропилена на увеличение интегрального тока эмиссии МДМ-катода.

3. Впервые наблюдалась и исследована электрическая формовка тонкопленочных систем металл-двуокись кремния,оксинитрид кремния-металл и островковых металлических пленок при атмосферных условиях.

4. Впервые исследовано влияние сильного поля коллектора на электрофизические процессы в МДМ-катоде при различных вакуумных условиях.

5. Впервые экспериментально показано и подтверждено с помощью численных расчетов, что влияние микрорельефа нижнего электрода на процесс электрической формовки МЦМ-систсмы

обусловлено формированием во время нанесения сильнонеоднородной по толщине пленки диэлектрика, что приводит к существенному изменению характеристик локального энерговыделения по сравнению с ВДМ-системой с гладким нижним электродом.

Научная и практическая ценность работы..

1. Результаты проведенных исследований углубляют знания о физических процессах в МДМ-системе. Предложены качественные модели физических процессов при адсорбции углеводородов, при формовке на воздухе, при воздействии сильного поля коллектора, при использовании шероховатого нижнего электрода.

2.На основе проведенных исследований выработаны практические рекомендации по улучшен!») качества процесса электрической формовки ВДМ-систем, направленные на уменьшение случайного характера процесса формовки, увеличение интегрального тока эмиссии, снижение отрицательного воздействия "эффекта площади". Предложено и защищено' авторскими свидетельствами два способа изготовления МЦМ-катода, позволяющих повысить соответственно плотность тока эмиссии и эффективность эмиссии.

На защиту выносятся следующие научные положения.

1. В ВД№-катоде электрофизические процессы, протекающие на поверхности диэлектрика по периметру формованного канала, идентичны процессам в формованной островкоеой металлической пленке.

2. Молекулы углеводородов, адсорбируясь на поверхности ' диэлектрика формованного канала МДМ-катода, принимают активное участие в процессах образования сквозной проводимости и центров эмиссии.

3. В МДМ-системе с увеличением шероховатости нижнего электрода уменьшается среднее значение электрической мощности,-выделяемой при образовании формованных кан'-лов, что приводит к уменьшению размера зоны структурной перестройки пленки верхнего электрода на поверхности дизлвктрика по периметру формованного канала. При уменьшении этого размера менее 0.1 мкм происходит увеличение вклада объемней проводимости, шещей монотонную ВАХ сквозного тока, относительно вклада поверхностной проводимости, имеющей М-образный вид ВАХ

- б -

сквозного тока, что приводит к уменьшению эффективности эмиссии и к увеличению вероятности протекания электроформовочных процессов в МДМ-системе при атмосферных условиях.

4. В ЦДМ-катоде при наличии паров остаточной атмосферы в сильном электрическом поле (более 104 В/см) наблюдается стимулированная горячими электрона«! десорбция молекул остаточных газов с поверхности диэлектрика формованного канала, приводящая к снижению вклада поверхностной проводимости, обусловливаний Ы-образный вид ВАХ сквозного тока.

5. В КДМ-системе влияние микрорельефа -на образование формованных каналов в процессе электрической формовки обусловлено формированием в процессе нанесения сильнонеоднородного по толщине слоя диэлектрика, что приводит к уменьшенко запасаемой МДМ-системой электрической энергии и к увеличена числа формованных каналов, образующихся в единицу времени, что в свою очередь приводит к снижению зависимости процессов локального энерговыделения от размеров активной области МДМ-системы.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на 19 Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике (г. Ташкент 1984 г.), на 4 Всесоюзном симпозиуме "Свойства малых частиц и островковых металлических пленок" (г. Сумы 1985 г.), ка 5 Симпозиуме по ненакаливаемым катодам (г. Томск 1985 г.), на 3 Всесоюзной конференции "Физика, окисных пленок" (г. Петрозаводск 1991 г.), на б Всесоюзной конференции "физика диэлектриков" (г. Томск, 1988 г.), на 4 Международной конференции по вакуумной микроэлектронике (г. Осака, Япония 1991 г.), на 5 Международной конференции по вакуумной микроэлектронике (г. Вена, Австрия 1992 г.).

Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 19 работ, включая два авторских свидетельства на изобретения.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы ^ из 105 наименований и содержит 172 страницы машинописного текста, 49 рисунков на 49 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность работы, изложено ее содержание, сформулированы цель исследования, научная новизна полученных результатов и основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена обзору литературы по теме исследования. Анализируются имеющиеся в литературе данные по процессу электрической формовки тонкопленочных МДМ-систем, по взаимосвязи этого процесса с процессом электрической формовки островковых металлических пленок, по влиянию микрорельефа нижнего электрода на протекание процесса электрической формовки, по влиянию размера активной области МДМ-системы на эмиссионные параметры ВДМ-катода.-

Вторая глава посвящена описанию технологии изготовления МДМ-систем, нанесения островковых металлических пленок, изготовления нижнего электрода МДМ-системы с заданной геометрией микронеровностей. Приводится описание методик проведения измерений сквозного и эмиссионного токов катодов, проведения электронномикроскопических исследований поверхности образцов. В работе исследовалась ' система металл-двуокись кремния, оксинитрид кремния-алюминий. В качестве нижнего электрода служила либо полированная молибденовая пластинка, либо тонкая металлическая (алюминий, молибден) пленка, нанесенная на поверхность стеклянной подложки. Нанесение тонких слоев диэлектрика и металла проводилось методом термического испарения в вакууме или с помощью ионоплазменного распыления мишени в магнетронной распылительной системе соответственно в атмосфере кислорода или аргона. Формирование острийного микрорельефа нижнего электрода осуществлялось либо путем обработки подложки образивным микропороалозм, либо методом фотолитографии путем растрава стеклянной подложки или металлической пленки через маску фоторезкега в соответствующем травителе. При формировании микроострий кз стекле поверх подложки наносилась тонкая (0.1-0.2 мкм) пленка молибдена, которая полностью повторяла микрорельеф подложки. Электрические и спектрометрические измерения проводились по стандартным методикам. Электронномикроскопичесгаге исследования проводились с

помощью электронного микроскопа .1Ш-100СХ2 с растровой приставкой АБЮ-40.

Третья глава посвящена экспериментальному определению условий, при которых на поверхности диэлектрика по периметру локальных нарушений в МДМ-структуре при приложении напряжения к электродам происходит эффективное образование эмиссионных центров.

При сравнении микрофотографий поверхности формованного , канала и канала электрического пробоя, полученных с помощью растрового электронного микроскопа, установлено, что' в том случае, когда их геометрические размеры примерно одинаковы, различие свойств обусловлено различием в механизмах разрушения верхнего электрода при их образовании. При образовании канала электрического пробоя разрушение пленки верхнего электрода происходит механическим путем в результате выброса части диэлектрика в центре канала. При приложении напряжения электрическое поле локализуется на поверхности диэлектрика по периметру канала, свободной от посторонних частиц и образование сквозной проводимости на наблюдается. При образовании формованного канала локальное разрушение пленки верхнего электрода происходит в результате ее структурной перестройки на поверхности диэлектрика по периметру канала. Для алюминиевого электрода это имеет место в результате • оплавления края верхнего электрода по периметру канала, о чем свидетельствует наличие каплевидных форм. При приложении напряжения электрическое поле локализуется на поверхности диэлектрика, содержащей микрочастицы материала верхнего электрода, что значительно облегчает протекание процессов, приводящих к возникновению сквозной проводимости.

Путем проведения аналогии электрофизических свойств формованных МДМ-систем с алюминиевым верхним электродом и островковой пленки алюминия, а также моделирования работы формованного канала МДМ-катода в виде формованной островковой металлической.пленки, нанесенной на поверхность полированного торца остеклованного коаксиала, в котором поверхность стекла по периметру центрального ввода имела наклон в несколько градусов, было показано, что на поверхности диэлектрика по периметру формованного канала процессы образования сквозной

С -

проводимости, эмиссионных центров, центров люминесценции идентичны аналогичным процессам при формовке островковой металлической пленки. Об этом свидетельствует абсолютное совпадение свойств модели формованного канала и МДМ-катода, включая сюда и характерную только для (да-катода зависимость величины тока эмиссии катода от полярности приложенного напряжения питания.

По результатам электронномикроскопических исследований и сравнительного анализа свойств МДМ-катода к формованной ост-ровковой металлической пленки был сделан вывод о том, что для эффективного протекания процессов, приводящих к образованию сквозной проводимости и эмиссионных центров на поверхности диэлектрика в области локального разрушения МДМ-структуры, образующегося под действием напряжения, кроме условия локализации в этой области сильного электрического поля необходимо, чтобы на поверхности диэлектрика присутствовали металлические частицы, оставшиеся после протекания на ней структурной перестройки пленки верхнего электрода подобно тому, как это имеет место при формовке островковых металлических пленок. На основании сделанного вывода был предложен способ изготовления МДМ-катода, позволяющий повысить контролируемость и прогнози-руемость результатов процесса электрической формовки. Способ заключается в преобразовании каналов электрического пробоя в МДМ-системе в формованные каналы посредством нанесения на поверхность диэлектрика по периметру кратеров каналов пробоя островковой металлической пленки и проведения ее электрической формовки. При этом плотность эмиссионных центров задается плотностью каналов пробоя, а эмиссионные параметры оптимизируются путем подбора материала островковой пленки. Способ позволяет уменьшить случайный характер процесса формовки путем разделения его во времени на два контролируемых процесса и, кан следствие, увеличить выход годных матриц катодов с 102 до 70%.

Четвертая глава посвящена изучению природы воздействия внешних факторов на проводимость и эмиссионные свойства МДМ-катода. К таким внешним факторам относятся: адсорбция молекул углеводородов, давление остаточной атмосферы и величина электрического поля коллектора.

На примере полипропилена экспериментально показано, что адсорбция углеводородов на поверхность МДМ-катода приводит к увеличению числа эмиссионных центров, возрастанию яркости свечения старых центров. На основании анализа результатов эксперимента по проведению электрической формовки тонкопленочной системы металл-полипропилен-алюминий, которая формуется практически мгновенно (1-2 сек.), делается вывод о непосредственном участии молекул углеводородов в образовании сквозной проводимости и эмиссионных центров в МДМ-катоде, который подтверждается опытом с адсорбцией легких углеводородов (гексан). При создании в остаточной атмосфере избыточного парциального давления молекул гексана наблюдается увеличение сквозного тока, а при уменьшении давления гексана наблюдается уменьшение сквозного тока до начального значения.

На основе проведенных опытов предложен способ изготовления МДМ-катода, позволяющий существенно (5-7 раз) увеличить плотность тока эмиссии МДМ-катода путем нанесения на его поверхность тонкого слоя полипропилена и проведения доформовки.

Впервые экспериментально показано, что в тонкопленочной системе металл-двуокись кремния, оксинитрид кремния-алюминий процесс электрической формовки может наблюдаться при атмосферных условиях. Определено, что необходимым условием при этом является наличие малого энерговыделения при локальном вскрытии верхнего электрода, что легко выполняется, когда нижний электрод МДМ-системы имеет сильноразвитый микрорельеф. При этом верхний электрод по периметру локального образования отступает на расстояние, на порядок меньшее, чем при образовании формованного канала при формовке МДМ-системы в вакууме, что приводит к образованию сквозной проводимости в приповерхностном слое диэлектрика,-обладающей монотонной ВАХ и сопровождаемой образованием центров люминесценции. Установлено путем измерения спектра видимого излучения центров свечения, который совпал со спектром свечения центров, сформованных в вакууме, а также проведения анализа вида вольт-яркостной зависимости, показавшим, что наиболее вероятным механизмом возбуждения центров люминесценции, как и вакууме, является ударный механизм, что природа свечения центров люминесценции

при формовке в вакууме и на воздухе одинаковая.

Установлено, что центры люминесценции, обусловленные протеканием сквозного тока с монотонной ВАХ, при помещении в вакуум не обнаруживают заметной эмиссионной способности. Восстановление в области этих центров поверхностной составляющей проводимости, обусловливающей 1>1-образный вид ВАХ, путем проведения адсорбции полипропилена приводит к преобразованию центров свечения, сформованных на воздухе в центры свечения, сформованные в вакууме.

По "результатам опыта ВЛХ сквозного тока МДМ-катода представляется как суперпозиция двух: монотонной, обусловленной в основном протеканием тока по объему диэлектрика, и М-образной, обусловленной протеканием тока по поверхности и связанной с сорбционными процессами на ней. Так как последняя наиболее связана с эмиссией электронов в вакуум, то изменение их относительного вклада сказывается на величине эффективности эмиссии (отношение эмиссионного тока к сквозному).

Показано, что наблюдающаяся при формовке в вакууме аналогия свойств МДМ-систем и островковых пленок сохраняется и при формовке этих систем при атмосферных условиях. Впервые наблюдалась электрическая формовка островковых пленок Л1, Аи, Си, Лег, 5п при атмосферных условиях. При этом необходимым условием протекания формовки является малое-энерговыделение во время протекания структурной перестройки пленки при введении в нее Джоулевой мощности, что достигается использованием подложи с силыюразвитым микрорельефом. Только для пленки серебра при небольших скоростях подачи напряжения (порядка 0.2 в/сек) наблюдалась вольт-амперная характеристика М-образного вида с низкоомним или високоомним состоянием на начальном участке в зависимости от способа подачи напряжения, которая не изменялась при помещении структуры в вакуум. Этот экспериментальный факт говорит о том, фомованную островковую пленку серебра можно использовать как элемент памяти, работающий при атмосферных условиях, сохранение М-образного вида ВЛХ связывается с низкой окислительной способностью атомов серебра, входящих й состав цеитроз адсорбции. При небольших скоростях подачи напряжения на этих центрах

наблюдаются сорбционные процессы, обусловливающие И-образный вид ВАХ."

Исследовано влияние электрического поля коллектора на процессы, протекающие в формованной МДМ-системе. Показано, что в .откачной вакуумной системе в сильном поле коллектора (104 В/см и более) в КЩМ-катоде со временем наблюдается уменьшение вклада поверхностной проводимости, задающей М-образный виц ВАХ. ВАХ сквозного тока при зтоы принимает монотонный вид, наблюдается уменьшение на порядок величины эмиссионного тока. Рассмотрены возможные механизмы уменьшения вклада поверхностной проводимости. В качестве наиболее вероятного механизма выбрана стимулированная горячими электронами десорбция молекул остаточных газов под действием сильного поля коллектора. Увеличение значения порогового напряжения при котором наблюдается переход из .высокоомного состояния в низкоомное при воздействии поля коллектора во время переключения напряжения питания, рассматривается как дополнительное доказательство сорбционной природы эффекта переключения в (.(ЦМ-катоде.

Показано, что в условии сверхвысокого вакуума (отпаянный прибор) поле коллектора вплоть до пробоя вакуумного промежутка катод-коллектор не влияет на вид ВАХ сквозного тока, которая имеет монотонный вид, что свидетельствует о том, что проводимость■в данном случае осуществляется в основном по объему диэлектрика.

В слабом поле коллектора (менее 104 В/см) ток эмиссии МДЬЬкатода при обратной полярности напряжения питания (минус на верхнем электроде) на несколько, порядков меньше, чем при Прямой (плюс на верхнем электроде).

Показано, что в сильном поле коллектора ток эмиссии электронов МДМ-катода независимо от полярности приложенного напряжения имеет один порядок величины. Этот экспериментальный факт рассматривается как доказательство правильности выбора модели формованного канала в МДМ-катоде в виде формованной островковой пленки'.

Пятая глава посвящена исследованию влияния микрорельефа нижнего электрода на электрофизические свойства МДМ-катода. Для МДМ-систем с массивным нижним электродом установлено, что

с измеиением микрорельефа нижнего электрода от идеально гладкого (14 класс обработки поверхности) до сильноразвитого (постепенно увеличивался размер зерен образивного порошка, которым проводилась механическая обработка поверхности, вплоть до размера М28) зависимость эффективности эмиссии от вида микрорельефа (размера зерна обрааивного порошка) имеет вид кривой с максимумом, который наблюдается на образцах, обработанных микропорошком М5. Измеренное по результатам электронномикроскопических исследований поверхности

МДМ-катодов среднее значение размера области структурной перестройки пленки верхнего электрода по периметру формованных каналов уменьшается по мере увеличения шероховатости нижнего электрода. Уменьшение эффективности с уменьшением размера зерна менее 5 мкм было связано с увеличением падения напряжения на поверхности диэлектрика в области структурной перестройки пленки верхнего электрода, а уменьшение эффективности с увеличением размера зерна более 5 мкм с изменением относительного вклада поверхностной и объемной проводимости в данной области в связи с уменьшением размера области структурной перестройки.

. Для определения влияния геометрии микронеровностей нижнего электрода на образование формованных каналов в МДМ-структуро был проведен эксперимент по формовке МДМ-систем с нижним электродом в виде периодически расположенных на плоскости подложки микроострий в основании 5 мкм, высотой 2.5 мкм и расстоянием между вершинами 10 мта. Размеры микроострий соответствовали сродному размеру при обработке поверхности микропорошком М5. При исследовании поверхности формованных' МДМ-систем в растровом электронном микроскопе установлено, что усиление поля на' остриях такого размера не влияет на образование формованных каналов, а увеличение их плотности ближе к • острию обусловлено утоньшением плешей диэлектрика вследствие увеличения угла наклона ботвой поверхности микроострия в данной области. Поэтому дальнейшее моделирование микророль- . ефа проводилось по пути увеличения угла наклона боковой поверхности (приближения ого к нормали к плоскости подложки) с целью увеличения вероятности образования формованного канала и по пути уменьшения высоты микронсроскости с целью уменьшения

- и -

области локализации формованных каналов. В эксперименте микрорельеф нижнего электрода задавался в виде периодически расположенных усеченных пирамид в основании 2-3 мкм и высотой 0.1/0.2 мкм. Установлено, что при таком типе микрорельефа образование формованных каналов имеет место преимущественно на боковой грани микронеровности или непосредственно у основания. При этом исчезает зависимость размеров формованных каналов от размера активной площади ЩМ-^атода, что приводит к резкому уменыгещяо зависимости эмиссионных параметров от площади ЩМ-системы. Вследствие чего становится возможным проводить электр!(ческую формовку МДМ-систем с размером активной площади более 15 мм2 и при этом получать высокую равномерность эмиссии по поверхности (на одну микронеровность приходится в среднем 2-3 формованных канала), а также сохранять при этом высокие эмиссионные параметры.'В то время как для МДМ-систем с гладким нижним электродом и размером рабочей области более 1 мм2 электрическая формовка затруднена.

Проведен численный расчет толщины наносимой с помощью ыагнетронной распылительной системы диэлектрической пленки по поверхности острия и у его основания в зависимости от геометрии острия, размеров зоны распыления мишени в распылительной системе и расстояния мишень-подложка." Результаты расчета показывают, что наблюдаемые в эксперименте места локализации формованных каналов совпадают с расположением мест утоныпения плетей диэлектрика по сравнению с толщиной диэлектрика вне микронеровностей.

4 На основе результатов эксперимента и .численных расчетов предложено два -- способа изготовления ВДМ-катода, заключающихся в формировании в МДМ-системе сильнонеоднородной по толщине диэлектрической пленки. В первом неоднородный по толщине слой диэлектрика .формируется при его нанесении 'на поверхность нижнего электрода, на которой методом фотолитографии сформированы периодически расположенные углубления шифонных размеров. В этом случае, согласно электрснномикроскопическим исследованиям, образование формованных каналов наблюдается преимущественно на боковой поверхности углублений, где толщина пленки диэлектрика наименьшая. Способ позволяет упростить технологию изготовления

МДМ-катода по сравнению с технологией, базирующейся на использовании острийиого нижнего электрода, т.к. формировать ямки травления более просто, чем микроострия.. Во вторе« способе неоднородный слой диэлектрика создается путем нанесения двухслойного диэлектрика, первый слой которого равномерно пронизан микрозакоротками, сформированными при нанесении на него островковой металлической пленки ионоплазменным методом. Способ позволяет получать силыюнеоднородный диэлектрик в системе

металл-диэлектрик-металл без техники фотолитографии, что существенно упрощает технологию изготовления МДМ-катода.

В заключении кратко изложены основные выводы по работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1. На основе проведенных исследований предложена технология изготовления, МДМ-катода, основанная на преобразовании каналов электрического пробоя в формованные каналы, позволяющая увеличить выход годных матриц МДМ-катодов с ЮГ. до 707..

2. Разработана методика повышения плотности тока эмиссии МДМ-1сатода, основанная на использовании зависимости интенсивности процессов образования эмиссионных центров от адсорбции молекул углеводородов.

3. Разработана методика понижения зависимости эмиссионных параметров МДМ-катода от размера активной площади, основшглая на использовании шероховатого нижнего электрода МДМ-системы.

4. Экспериментально показано, что элестрофизические процессы на поверхности диэлектрика по периметру формованного канала в МДМ-катоде идентичны процессам в формованной островковой металличеаюй пленке.

5. Предложены и затащены авторскими свидето.яъстБгми два способа изготовления МДМ-катода, позволяющие увеличить эффективность и плотность тока эмиссии.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. A.c. СССР Ml802632. Способ изготовления холодного катода. Гынгазов С.А., Трояы П.Е.

2. A.c. СССР HI547589. Способ изготовления холодного катода. Гынгазов С.А.

3. Воробьев Г.А., Гш1газов С.А., ЛуСсанов Р.Б. Влияние поля коллектора на процессы, .протекающие в формованной системе металл-диэлектрик-металл. Радиотехника и электроника, 1S87, т.32. с.1127-1129.

4. Гьгагазов С.А., Троян П.Е. Проводимость планардах тонкошеночта систем металл-диэлектрик-металл при атмосферных условиях. Российская научно-техническая конференция по физике диэлектриков с ыовдународным участием "Диэлектрики-93", Сашя-Петсрбург, 1993 г., 116.

Б. Гынгазрв С.А. Эмиссионные и электрофизические свойства МДМ-катода в условиях сильного поля коллектора. Тезисы докладов 5 Симпозиума по ненакаливаемьы катодам. -Томск, 1985 г., с.250.

6. Бенсон Ф.М., Гынгазов С.А. Влияние толщины диэлектрика на эмиссионные свойства формованного канала МДМ-катода. Там же, с.251.

7. Гынгазов С.А., Зоря О.В. Эмиссионные свойства многослойных МДМ-систем. Там же, с.251.

8.. Гынгазов С.А. Эмиссия электронов из островковой пленки алюминия. Тезисы докладов 4 Всесоюзного симпозиума "Свойства малых частиц и островковых металлических пленок". Киев. Наукова думка. 1985 г., с.70.

9. Гынгазов С.А. О -взаимосвязи механизмов эмиссии' из островковых пленок и МДМ-катода. Там же. с.71.

. 10. Воробьев Г.А., Гапоненко В.М., Гынгазов С.А., Крамор С.С., Лубсанов Р.Б., Троян U.E. Физикотехнологические аспекты создания матриц МДМ-катодов для плоского вакуумио-люминесцентного экрана. Радиотехника и электроника, 1092 г., т.-37, N4, С.713-720.

И. P.E. Тгоуап,- R.B: Lubsariov, O.A. Vorobyev, S.A. Gyngazov, I.V. Lakstroem and S.S.- Kramor. Flat display based on the metal-Insulator-metal emitter array. J. Vac. Sei.

Technol. В 11(2), Mar/Apr 1993, p.514-517.

12. Баранов A.B., Гынгазов С.А., Гузек И.В. Влияние распределения поля в канале ВДМ-катода на его эмиссионные свойства. Тезисы докладов 19 Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике. Ташкент, 1984 г., с.22.

13. Гынгазов С. А. Исследование электролюминесценции в тонкопленочиой системе металл-диэлектрик-металл. Тезисы докладов б Всесоюзной научной конференции "Физика диэлектриков", серия 6, выпуск 2(288), Москва, 1988 г., с.38-39.

14. Гынгазов С.А., Троян П.Е. Послепробойные процессы в тонких окисных пленках. Тезисы докладов 3 Всесоюзной конференции "Физика окисных пленок", Петрозаводск, 1991, 4.1, с.76.

15. Гингаэов С.А. Эмиссия электронов МДМ-катода при отрицательной полярности напряжения питания. Тезисы докладов областной научно-технической конференции "Радиотехнические методы и средства измерений", Томск,. 1985 г., С.55.

16. Гингаэов С.А. МДМ-катод большой плоцади с однородной эмиссией по поверхности. Тезисы докладов Первой региональной научно-практической конференции "Электронное приборостроение" Новосибирск, 1986 г., с.116.

17. Гынгазов С.А., Троян П.Е. Проводимость пленарных тонкопленочных систем металл-диэлектрик-металл при атмосферных условиях. Тезисы докладов конференции "Материалы электронной техники", Новосибирск, 1992 г., с.116.

18. P.E. Troyan, G.A. Vorobyev, R.B. Lubsanov, S.A. Ghyngazov, N.I. Koshinova. MIM emitter arrays applied to vacuum fluorescent displays. 4th IVMC, Osaka, Japan, 1991, p. 81.

19. P.E. Troyan, R.B. Lubsanov, G.A Vorobyev, I.V. Lakstroem, S.A. Ghyncazov. Flat display based on the MIM emitter array. 5th IVMC, Vienna, Austria, 1992, p.1-19.