MPCVD法合成硼掺杂金刚石薄膜的次级发射性能

作者:李莉莉;丁明清;高玉娟;邵文生;冯进军; 刊名:中国空间科学技术 上传者:王长中

【摘要】为解决电子倍增器、场发射阴极和粒子/光子探测器现有阴极材料次级发射系数低且发射不稳定的问题,对微波等离子体化学气相沉积(Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition,MPCVD)法结合H等离子体表面处理工艺制备的不同B2 H6/CH4浓度的硼掺杂金刚石薄膜的次级发射能力进行了研究.样品表面扫描电子显微镜和拉曼光谱分析结果显示,硼掺杂金刚石膜表面形貌与未掺杂的金刚石膜相似,样品表面均为高纯度的金刚石相.将置于空气中数日且未经任何表面处理的硼掺杂金刚石样品进行次级电子发射性能测试,结果显示一次电子入射能量为1 keV时,得到高达18.3的二次电子发射系数.试验证实这种具有高二次电子发射系数的硼掺杂金刚石膜,暴露空气中由于表面氧化会破坏其表面的负电子亲和势,而真空中加热会使表面重新恢复负电子亲和势,这种负电子亲和势的完整保留,提高了该材料次级发射的稳定性,在器件中具有重要的应用前景.

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中国空间科学技术 Chinese Space Science and Technology Apr.25 2017 Vol ISSN 1 000.758X 37 N0.2 48—53 CN 1 1—1859/V http://zgkj.cast.cn DOI:1 0.1 6708/j.cnki.1 000—758X.201 7.0032 MPCVD法合成硼掺杂金刚石薄膜的次级发射性能 李 莉莉 ,丁 明清 ,高 玉娟 ,邵 文生 。冯进 军 北京 真空 电子 技术 研究 所 微 波 电真空 器件 国家 级重点 实验 室 ,北京 i00015 摘 要 :为解 决 电子倍增 器 、场发 射 阴极和 粒子/光子 探 测 器现 有 阴极 材料 次级 发射 系数 低且 发 射 不稳 定 的 问题 ,对 微 波 等 离子 体 化 学 气相 沉 积 (Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition, MPCVD)法 结合 H 等 离子 体表 面处理 X-.艺制 备 的不 同 B H。/CH 浓度 的硼 掺 杂金 刚石 薄膜 的 次级 发射 能 力进 行 了研 究 。样 品表 面扫描 电子显微 镜 和拉 曼光谱 分析 结果 显 示 ,硼掺 杂金 刚石 膜表 面形 貌与 未掺 杂的金 刚 石膜相 似 ,样品 表 面均为 高纯度 的金 刚石 相 。将 置 于 空气 中数 日且 未经任 何表 面 处理 的硼掺 杂金 刚石 样品 进行 次级 电子发 射 性 能测 试 , 结果显 示 一次 电子入 射 能量 为 1 kev 时 ,得 到 高达 18.3的二 次电子发射 系数 。试验 证 实这种 具有 高二 次 电子 发射 系数 的硼掺 杂金 刚石 膜 ,暴 露 空气 中由于表 面氧化会破坏其表 面的 负电子 亲 和势 ,而真 空 中加 热会使 表 面重新 恢复 负电子亲和 势 , 这种 负电子 亲和势的完整保 留 ,提 高了该材料 次级发射 的稳 定性 ,在 器件 中具有重要 的应用前景 。 关键 词 :硼掺 杂金 刚石 ;微 波等 离子 体化 学 气相 沉积 (MPCVD);次级 电子 发射 能 力 ; 负电子 亲和 势 (NEA);电子 倍增 器 中 图分 类 号 :TB75 文献 标识 码 :A Secondary electron em ission properties frOm boron doped diamond f_lms LJ Lili ,DING Mingqing,GAO Yujuan,SHAO Wensheng,FENG Jinjun National Key Laboratory of Science and Technology on Vacuum Electronics, Beijing Vacuum Electronics Research Institute,Beijing 100015,China Abstract: The cathode materials used in electron multiPIier, field em ission cathode and particle/ photon detector have the problem of IOW secondary electron emission yield and unstable em ission. TO solve this problem , different boron cOncentration diam

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