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CMOS-integrierte Feldemissionsspitzen

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Beschreibung

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Stabilisierung von Feldemissionsstrmen zur Evaluierung f r zuknftige Anwendungen. Im Mittelpunkt steht dabei die Integration von Siliziumspitzen in Feldeffekttransistoren, um die technologie- und umgebungsbedingten Schwankungen, denen der aus Spitzen emittierte Strom unterliegt, zu minimieren. Neben ausfhrlichen theoretischen Grundlagen zur Thematik der Feldemission und einer Dokumentation des Stands der Technikbereiten Prozess und elektrische Simulationen die praktische Realisierung vor. Die Simulationsergebnisse zeigen im Vergleich zwischen freitragenden und Ringextraktoren und f r in der Praxis mgliche Spitzenkrmmungsradien von 10 bzw. 20 Nanometern mgliche elektrische Feldberhhungsfaktoren von mehr als 10. Zur Evaluierung des Konzepts werden in verschiedenen nass- und trockenchemischen tztechniken aus Silizium hergestellte Feldemitter in ihren Emissionseigenschaften untersucht. Ebenso kommen durch einen Elektronenstrahl abgeschiedene (EBID) Emitter zum Einsatz. Zur Regelung der Emissionsstrme werden dabei sowohl eine externe Verbindung von Hochqualitts-MOSFETs mit Feldemittern, als auch deren monolithische Integration in einem Bauelement untersucht. Dabei zeigt sich, dass bei Emissionsstrmen von einigen Nanoampere unter Vakuumbedingungen bei 5 10−7 mbar Schwankungen in der gleichen Grenordnung zu beobachten sind. Bei Vorschaltung eines MOSFET reduziert sich das Schwankungsverhalten signifikant. Dabei lsst sich das Emissionsniveau unabhngig vom Extraktor durch das Gatepotential des Transistors einstellen. Messungen ber mehrere Minuten offenbaren eine fein abstimmbare Regelung des Emissionsstroms zwischen ca. 100 Picoampere und von den Emittern vorgegeben Strmen von ca. 10 Nanoampere. Speziell beachtet wurde dafr die Thematik potentieller Leckstrme, die die Interpretation verflschen knnen. Problematisch zeigt sich die Lebensdauer der Anordnungen. Dabei besttigen die Versuche frhere Verffentlichungen, die versuchen die Ausfallmechanismen zu durchleuchten. Erreichbare Lebensdauern von Emitter-Extraktoranordnungen in dieser Arbeit reichen von wenigen Sekunden bis zu einigen Minuten.

Produktinformationen

Titel: CMOS-integrierte Feldemissionsspitzen
EAN: 9783736931763
ISBN: 978-3-7369-3176-3
Format: E-Book (pdf)
Herausgeber: Cuvillier Verlag
Genre: Elektronik, Elektrotechnik, Nachrichtentechnik
Anzahl Seiten: 166
Veröffentlichung: 23.12.2009
Jahr: 2009

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