Regensburg 2013 – scientific programme
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VA: Fachverband Vakuumphysik und Vakuumtechnik
VA 1: Future Requirements on Vacuum Pumps and Vacuum Gauges
VA 1.4: Talk
Monday, March 11, 2013, 11:40–12:00, H6
Si-Feldemissionskathoden für Anwendungen in miniaturisierten Ionisationsvakuumsensoren — •Christoph Langer1, Christian Prommesberger1, Florian Dams1, Pavel Serbun2, Benjamin Bornmann2, Stephan Mingels2, Günter Müller2 und Rupert Schreiner1 — 1Fakultät Mikrosystemtechnik, Hochschule Regensburg — 2Fachgruppe Physik, Bergische Universität Wuppertal
Feldemissionselektronenquellen sind aufgrund ihrer prinzipiellen Vorteile gegenüber Glühkathoden bereits seit längerer Zeit Gegenstand der Forschung und werden bisher nur in einigen Spezialanwendungen erfolgreich eingesetzt. Hierbei werden Einzelspitzen mit Spannungen im kV-Bereich und Strömen im nA-Bereich betrieben. Dagegen werden für miniaturisierte Sensorsysteme eher Spannungen von ca. 100 V und Ströme von ca. 1 mA benötigt. Dazu wurden bisher meist Feldemissionskathoden mit CNTs vorgeschlagen, welche für Anwendungen in der Halbleiterindustrie aufgrund des Kohlenstoffanteils nicht erwünscht sind. Ziel unserer Arbeit ist es, Si-basierte Elektronenquellen zu realisieren, die mit anderen miniaturisierten Vakuumsensoren auf einem Chip integrierbar sind. Mithilfe eines optimierten Herstellungsprozesses konnten wir p-Si-Spitzenarrays mit Spitzenradien von wenigen nm realisieren [1]. Messungen an diesen Strukturen zeigen ein sehr homogenes Emissionsverhalten, das vor allem im Sättigungsbereich bei Emissionsströmen von ca. 10 nA pro Spitze zeitlich stabil (Schwankungen < 5 %) und optisch schaltbar (Faktor > 2.5) ist [2].
[1] F. Dams, IEEE Trans. Electron Devices 59 (10), 2832-2837 (2012)
[2] P. Serbun, J. Vac. Sci. Technol. B 31 (2), 02B101 (2013)