Планарный электронный эмиттер (пээ)

Планарный электронный эмиттер (пээ)

Реферат

 

Изобретение относится к электронной технике. Планарный электронный эмиттер состоит из тела собственного полупроводника или диэлектрика с ненулевой запрещенной зоной, причем упомянутое тело макроскопической толщины (-1 мм) ограничено двумя параллельными поверхностями, и совокупности из двух электродов, осажденных/выращенных на упомянутых двух свободных поверхностях, и, при приложении к этой структуре, состоящей из двух электродов и упомянутого полупроводникового или диэлектрического тела, заключенного между ними, слабого внешнего электрического поля (-100 В/см) большая доля электронов, инжектированных в упомянутое полупроводниковое или диэлектрическое тело из отрицательно заряженного электрода (катода), проявляет квазибаллистические свойства, то есть эта доля инжектированных электронов разгоняется в упомянутом полупроводниковом или диэлектрическом теле, не испытывая сколько-нибудь заметных неупругих энергетических потерь, в результате чего достигают положительно заряженного электрода (анода) с достаточной энергией и соответствующим импульсом, чтобы пройти через упомянутый анод и выйти из упомянутой структуры в пустое пространство (вакуум), при этом упомянутое полупроводниковое или диэлектрическое тело включает в себя материал или комплекс материалов, имеющий заданную кристаллографическую ориентацию. Технический результат - низкое рассеяние мощности, упрощение конструкции, повышение плотности тока электронной эмиссии, возможность работы при комнатной температуре. 6 с. и 44 з.п.ф-лы, 24 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть)о

Формула изобретения

1. Устройство с электронной проводимостью, содержащее: элемент, имеющий первую и вторую поверхности и включающий в себя слой материала, разделяющий первую и вторую поверхности, при этом первая и вторая поверхности выполнены с возможностью несения первого и второго электрических зарядов соответственно, средство формирования электрического поля, направленного поперек по меньшей мере части элемента, содержащее средство формирования первого электрического заряда на первой поверхности элемента и средство формирования второго электрического заряда на второй поверхности элемента, причем второй электрический заряд отличается от первого электрического заряда с целью перемещения совокупности электронов через элемент в направлении, практически перпендикулярном первой или второй поверхности, отличающееся тем, что слой материала, разделяющий первую и вторую поверхности, подготовлен с возможностью снижения рассеяния электронов в указанном слое за счет того, что является монокристаллическим материалом, имеющим заданную кристаллографическую ориентацию, перпендикулярную первой или второй поверхности, и за счет того, что концентрация примесей в нем составляет менее 10¹⁴ см^-3, и толщина слоя материала в направлении, по меньшей мере приблизительно перпендикулярном первой или второй поверхности, больше или равна 0,2 мкм.

2. Устройство с электронной проводимостью по п.1, в котором слой материала включает в себя полупроводниковый материал, в частности кремний, германий, карбид кремния, арсенид галлия, фосфид индия, антимонид индия, арсенид индия, арсенид алюминия, теллурид цинка или нитрид кремния, а также любую их комбинацию.

3. Устройство с электронной проводимостью по п.1 или 2, в котором подготовка слоя материала включает в себя легирование слоя материала легирующим материалом с целью получения заданной концентрации примеси.

4. Устройство с электронной проводимостью по п.3, в котором легирующий материал включает в себя фосфор, литий, сурьму, мышьяк, бор, алюминий, тантал, галлий, индий, висмут, кремний, германий, серу, олово, теллур, селен, углерод, бериллий, магний, цинк или кадмий, а также любую их комбинацию.

5. Устройство с электронной проводимостью по любому из пп.1-4, в котором средство формирования первого электрического заряда на первой поверхности включает в себя по меньшей мере частично проводящий первый материал или набор материалов.

6. Устройство с электронной проводимостью по любому из пп.1-5, в котором средство формирования второго электрического заряда на второй поверхности включает в себя по меньшей мере частично проводящий второй материал или набор материалов.

7. Устройство с электронной проводимостью по п.6, в котором по меньшей мере частично проводящий первый материал или набор материалов образует слой, имеющий первую и вторую поверхности, причем вторая поверхность в ходе эксплуатации подключается к первой клемме накопителя заряда и первая поверхность находится в непосредственном соприкосновении с первой поверхностью слоя материала элемента.

8. Устройство с электронной проводимостью по п.7, в котором по меньшей мере частично проводящий второй материал или набор материалов образует слой, имеющий первую и вторую поверхности, причем первая поверхность в ходе эксплуатации подключается ко второй клемме накопителя заряда, а вторая поверхность находится в непосредственном соприкосновении со второй поверхностью слоя материала элемента.

9. Устройство с электронной проводимостью по любому из пп.6-8, в котором по меньшей мере частично проводящие первый и второй материалы или наборы материалов включают в себя металл или высоколегированный полупроводниковый материал, степень легирования которого превышает 110¹⁷ см^-3.

10. Устройство с электронной проводимостью по п.9, в котором по меньшей мере частично проводящие первый и второй материалы или наборы материалов включают в себя золото, хром, платину, алюминий, медь, цезий, рубидий, стронций, индий, празеодим, самарий, иттербий, франций или европий, а также любую их комбинацию.

11. Устройство с электронной проводимостью по любому из пп.1-10, в котором электроны проводимости включают в себя квазибаллистические электроны.

12. Устройство с электронной проводимостью по любому из пп.1-11, в котором концентрация примеси в слое материала составляет менее 10¹³ см^-3 или менее 10¹² см^-3.

13. Электронный эмиттер, включающий в себя устройство с электронной проводимостью по любому из предшествующих пунктов, в котором средство подачи второго электрического заряда на вторую поверхность выполнено с возможностью пропуска по меньшей мере, части электронов, прошедших через слой материала.

14. Электронный эмиттер по п.13, в котором средство подачи второго электрического заряда на вторую поверхность содержит тонкопленочный слой, выполненный с возможностью пропускания по меньшей мере части электронов, прошедших через слой материала.

15. Способ переноса электронов, согласно которому формируют элемент, имеющий первую и вторую поверхности, в котором первая и вторая поверхности выполнены с возможностью несения первого и второго электрических зарядов, соответственно, причем первая поверхность практически параллельна второй поверхности, причем указанный элемент включает в себя слой монокристаллического материала, толщина которого в направлении, по меньшей мере приблизительно перпендикулярном первой или второй поверхности, больше или равна 0,2 мкм, а слой материала подготовлен с целью обеспечения траекторий для баллистического или квазибаллистического переноса электронов в слое материала за счет того, что заданная кристаллографическая ориентация перпендикулярна первой или второй поверхности и слой материала подготовлен с целью снижения рассеяния электронов в слое материала за счет того, что концентрация примеси в нем составляет менее 10¹⁴ см^-3, формируют первый электрический заряд на первой поверхности элемента, формируют второй электрический заряд на второй поверхности элемента, причем второй электрический заряд отличается от первого электрического заряда с целью создания электрического поля в материале или наборе материалов, и осуществляют перенос совокупности электронов через слой материала по баллистическим или квазибаллистическим траекториям в направлении, практически перпендикулярном первой или второй поверхности.

16. Способ по п.15, согласно которому слой материала включает в себя полупроводниковый материал, например, кремний, германий, карбид кремния, арсенид галлия, фосфид индия, антимонид индия, арсенид индия, арсенид алюминия, теллурид цинка или нитрид кремния, а также любую их комбинацию.

17. Способ по п.15 или 16, согласно которому подготовка слоя материала включает в себя легирование слоя материала легирующим материалом с целью получения заданной концентрации примеси.

18. Способ по п.17, согласно которому легирующий материал включает в себя фосфор, литий, сурьму, мышьяк, бор, алюминий, тантал, галлий, индий, висмут, кремний, германий, серу, олово, теллур, селен, углерод, бериллий, магний, цинк или кадмий, а также любую их комбинацию.

19. Способ по п.17, согласно которому заданная степень легирования составляет менее 110¹⁸ см^-3, например менее 110¹⁶ см^-3, например, менее 110¹⁴ см^-3, например менее 110¹³ см^-3, например, менее 110¹² см^-3.

20. Способ по любому из пп.15-19, согласно которому средство формирования первого электрического заряда на первой поверхности включает в себя по меньшей мере частично проводящий первый материал или комплекс материалов.

21. Способ по любому из пп.16-20, согласно которому средство формирования второго электрического заряда на второй поверхности включает в себя по меньшей мере частично проводящий второй материал или набор материалов.

22. Способ по п.20, согласно которому по меньшей мере частично проводящий первый материал или набор материалов образует слой, имеющий первую и вторую поверхности, причем вторая поверхность в ходе эксплуатации подключается к первой клемме накопителя заряда, а первая поверхность находится в непосредственном соприкосновении с первой поверхностью слоя материала элемента.

23. Способ по п.21, согласно которому по меньшей мере частично проводящий второй материал или набор материалов образует слой, имеющий первую и вторую поверхности, причем первая поверхность в ходе эксплуатации подключается ко второй клемме накопителя заряда, а вторая поверхность находится в непосредственном соприкосновении со второй поверхностью слоя материала элемента.

24. Способ по п.22 или 23, согласно которому разность потенциалов между первой и второй клеммами накопителя заряда превышает 2 В.

25. Способ по любому из пп.20-23, согласно которому по меньшей мере частично проводящие первый и второй материалы или наборы материалов включают в себя металл или высоколегированный полупроводниковый материал, степень легирования которого превышает 110¹⁷ см^-3.

26. Способ по п.25, согласно которому по меньшей мере частично проводящие первый и второй материалы или наборы материалов включают в себя золото, хром, платину, алюминий, медь, цезий, рубидий, стронций, индий, празеодим, самарий, иттербий, франций или европий, а также любую их комбинацию.

27. Способ по любому из пп.15-26, согласно которому концентрация примеси в слое материала составляет менее 10¹³ см^-3 или менее 10¹² см^-3.

28. Способ изготовления устройства с электронной проводимостью, согласно которому формируют слой полупроводникового материала, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, практически параллельную первой поверхности, причем толщина слоя полупроводникового материала в направлении, по меньшей мере приблизительно перпендикулярном первой или второй поверхности, равна 0,2 мкм или более, и слой материала подготовлен с целью обеспечения траекторий для баллистического или квазибаллистического переноса электронов в слое материала за счет того, что заданная кристаллографическая ориентация перпендикулярна первой или второй поверхности и материал подготовлен с целью снижения рассеяния электронов в слое материала за счет того, что концентрация примеси в нем составляет менее 10¹⁴ см^-3, и осуществляют поверхностную обработку первой и второй поверхностей с целью сглаживания поверхностных неровностей, формируют по меньшей мере частично проводящий первый материал или набор материалов, образующих слой, имеющий первую и вторую поверхности, причем вторая поверхность в ходе эксплуатации подключается к первой клемме накопителя заряда, а первая поверхность находится в непосредственном соприкосновении с первой поверхностью слоя материала элемента, и формируют по меньшей мере частично проводящий второй материал или набор материалов, образующих слой, имеющий первую и вторую поверхности, причем первая поверхность в ходе эксплуатации подключается ко второй клемме накопителя заряда, а вторая поверхность находится в непосредственном соприкосновении со второй поверхностью слоя материала элемента.

29. Способ по п.28, согласно которому полупроводниковый материал включает в себя кремний, германий, карбид кремния, арсенид галлия, фосфид индия, антимонид индия, арсенид индия, арсенид алюминия, теллурид цинка или нитрид кремния, а также любую их комбинацию.

30. Способ по п.28 или 29, согласно которому заданная кристаллографическая ориентация является направлением <111>, <110> или <100>.

31. Способ по любому из пп.28-30, согласно которому поверхностная обработка включает в себя оптическое полирование.

32. Способ по любому из пп.28-31, дополнительно производят легирование слоя материала легирующим материалом с целью получения заданной концентрации примеси.

33. Способ по п.32, согласно которому легирующий материал включает в себя один или несколько материалов из группы, которую составляют фосфор, литий, сурьму, мышьяк, бор, алюминий, тантал, галлий, индий, висмут, кремний, германий, серу, олово, теллур, селен, углерод, бериллий, магний, цинк или кадмий, а также любую их комбинацию.

34. Способ по любому из пп.28-30, согласно которому, по меньшей мере, частично проводящие первый и второй материалы или наборы материалов включают в себя металл или высоколегированный полупроводниковый материал, степень легирования которого превышает 110¹⁷ см^-3.

35. Способ по п.34, согласно которому по меньшей мере частично проводящий первый и второй материалы или комплексы материалов включают в себя золото, платину, хром, алюминий или медь, а также любую их комбинацию.

36. Способ по любому из пп.28-35, согласно которому концентрация примеси в слое материала составляет менее 10¹³ см^-3 или менее 10¹² см^-3.

37. Экранный дисплей, включающий в себя электронный эмиттер по одному из пп.13 или 14, светоизлучающий слой, предназначенный для излучения света, характеризующегося совокупностью длин волны, при облучении его электронами, причем упомянутый светоизлучающий слой образует в плоскости, практически параллельной первой и второй поверхностям элемента, двухмерную матрицу, имеющую один или несколько поверхностных элементов, каждый из которых предназначен для излучения света заданной длины волны, и средство избирательного облучения электронами одного или нескольких поверхностных элементов двухмерной матрицы.

38. Экранный дисплей по п.37, в котором светоизлучающий слой для излучения совокупности длин волны включает в себя соответствующие люминофоры или стандартные телевизионные цветные люминофоры.

39. Экранный дисплей по п.37 или 38, в котором излучаемый свет включает в себя по меньшей мере три длины волны, соответствующие по меньшей мере трем цветам.

40. Экранный дисплей по п.39, в котором любой цвет можно получить, комбинируя по меньшей мере три цвета, излучаемых слоем.

41. Экранный дисплей по любому из пп.37-40, в котором излучаемые длины волны соответствуют красному, желтому и синему цветам или красному, зеленому и синему цветам.

42. Экранный дисплей по любому из пп.37-41, в котором электроны включают в себя квазибаллистические электроны.

43. Экранный дисплей по любому из пп.37-42, в котором средство выбора может включать в себя структуру, задающую в плоскости, практически параллельной первой или второй поверхности, двухмерную матрицу электрически управляемых элементов матрицы, причем упомянутая структура образована по меньшей мере частично проводящим материалом или набором материалов.

44. Способ облучения пленки совокупностью электронов, согласно которому формируют электронный эмиттер по п.13 или 14, формируют второй элемент, предназначенный для размещения пленки, подлежащей облучению электронами, эмитируемыми электронным эмиттером, размещают структурированный поглощающий слой между первым и вторым элементами, причем упомянутый поглощающий слой предназначен для поглощения электронов, эмитированных электронным эмиттером, в позициях, задаваемых структурой, формируют первый электрический заряд на первой поверхности слоя материала электронного эмиттера, формируют второй электрический заряд на второй поверхности слоя материала электронного эмиттера, причем второй электрический заряд противоположен по знаку первому электрическому заряду, с целью перемещения электронов от первой поверхности ко второй поверхности, и облучают пленки второго элемента по меньшей мере частью электронов, эмитированных электронным эмиттером, которая не поглощена структурированным поглощающим слоем.

45. Способ по п.44, согласно которому первый электрический заряд поступает на первую поверхность слоя материала электронного эмиттера с первой клеммы накопителя заряда.

46. Способ по п.44 или 45, согласно которому второй электрический заряд поступает на вторую поверхность слоя материала электронного эмиттера со второй клеммы накопителя заряда.

47. Способ по п.45, согласно которому разность потенциалов между первой и второй клеммами накопителя заряда превышает 2 В.

48. Способ по любому из пп.44-47, согласно которому второй элемент состоит из металла или полупроводникового материала, в частности кремния, германия, карбида кремния, арсенида галлия, фосфида индия, антимонида индия, арсенида индия, арсенида алюминия, теллурида цинка или нитрида кремния, а также любой их комбинации.

49. Способ по любому из пп.44-48, согласно которому пленка включает в себя резист.

50. Способ по любому из пп.44-49, согласно которому электроны, эмитированные электронным эмиттером, включают в себя электроны, которые проявляли квазибаллистические свойства в слое материала электронного эмиттера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46, Рисунок 47, Рисунок 48, Рисунок 49, Рисунок 50, Рисунок 51, Рисунок 52, Рисунок 53, Рисунок 54, Рисунок 55, Рисунок 56, Рисунок 57, Рисунок 58, Рисунок 59, Рисунок 60, Рисунок 61, Рисунок 62, Рисунок 63, Рисунок 64, Рисунок 65, Рисунок 66, Рисунок 67, Рисунок 68, Рисунок 69, Рисунок 70, Рисунок 71, Рисунок 72, Рисунок 73, Рисунок 74, Рисунок 75, Рисунок 76, Рисунок 77, Рисунок 78, Рисунок 79, Рисунок 80, Рисунок 81, Рисунок 82, Рисунок 83, Рисунок 84, Рисунок 85, Рисунок 86, Рисунок 87, Рисунок 88, Рисунок 89, Рисунок 90, Рисунок 91, Рисунок 92, Рисунок 93, Рисунок 94, Рисунок 95, Рисунок 96, Рисунок 97, Рисунок 98, Рисунок 99, Рисунок 100, Рисунок 101, Рисунок 102, Рисунок 103, Рисунок 104, Рисунок 105, Рисунок 106