Stromstabilisierte Mikro-Feldemissionsspitzen
Final Report Abstract
Das Forschungsprojekt konnte die Herstellung stromstabilisierter Mikro-Feldemissionsspitzen abschließen und die Regelbarkeit von Feldemissionsströmen durch integrierte Metall Oxide Semiconductor Feldeffekttransistoren (MOSFETs) nachweisen. Im Rahmen des Projekts gefertigte Feldemissionsspitzen konnten mit Krümmungsradien von unter 50 nm gefertigt werden. Zur Evaluierung des Konzepts wurden in verschiedenen nass- und trockenchemischen Ätztechniken aus Silizium hergestellte Feldemitter in ihren Emissionseigenschaften untersucht. Ebenso kommen durch einen Elektronenstrahl abgeschiedene (EBID) Emitter zum Einsatz. Zur Regelung der Emissionsströme wurden dabei sowohl eine externe Verbindung von Hochqualitäts-MOSFETs mit Feldemittern als auch deren monolithische Integration in einem Bauelement untersucht. Dabei zeigt sich, dass bei Emissionsströmen von einigen Nanoampere unter Vakuumbedingungen bei 5E-7 mbar Schwankungen in der gleichen Größenordnung zu beobachten sind. Bei Vorschaltung eines MOSFETs reduziert sich das Schwankungsverhalten signifikant. Dabei lässt sich das Emissionsniveau unabhängig vom Extraktor durch das Gatepotential des Transistors einstellen. Messungen über mehrere Minuten offenbaren eine fein abstimmbare Regelung des Emissionsstroms zwischen ca. 100 Picoampere und von den Emittern vorgegebenen Strömen von ca. 10 Nanoampere. Speziell beachtet wurde dafür die Thematik potentieller Leckströme, die die Interpretation verfälschen können.
