退火对Al-Al_2O_3-Ti/Au金属-绝缘体-金属电子源发射特性的影响

摘要

研究了退火工艺对金属-绝缘体-金属(MIM)器件(Al-Al2O3-Ti/Au结构)的发射特性的影响。在对MIM器件Ti/Au顶电极进行退火处理后,金属离子渗入绝缘层形成掺杂,器件发射电流密度提高,有效发射面积增大,并有较高发射效率,在加速电压200 V,器件偏置电压13.5 V时电子发射电流密度达到1056.6μA/cm2,最大发射效率为4.7%,最优退火温度为300℃。在对MIM器件的Al底电极进行退火处理后,可以减小电化学氧化的电解质掺杂,提高器件发射寿命,器件工作于非电形成状态,电子发射电流密度波动小。对Al底电极的单独退火可使器件同时具有发射大、稳定性好的优点,在提高MIM发射性能的同时,缩短了器件制备周期。