| 【中文题名】 | 铁电阴极电子发射原理及实验现象研究 |
| 【英文题名】 | Study on the Mechanism and Experimental Phenomena of Electron Emission from the Ferroelectrics Cathode |
| 【学科专业】 | 电子科学与技术 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2005-4-21 |
| 【中关键词】 | 铁电阴极,电子发射,压电效应,声学震荡,, |
| 【英关键词】 | ferroelectrics,electron emission,piezoelectric effect,acoustic oscillation, |
| 【分类导航】 | 工业技术>电工技术>电工材料>强性介质和压电介质>铁电体、铁电晶体> |
| 【论文摘要】 | 铁电阴极是一种强流的脉冲电子束源,同传统的热电子阴极相比具有许多独特的优点,因而在高能物理、电子学、真空微电子等领域有可能取代普通热阴极及场发射阴极。自20世纪90年代以来,铁电阴极材料及应用研究取得了许多意义重大的研究进展,随着电子发射机理研究的进一步深入,以及新铁电阴极材料制备技术和电子发射技术的进一步发展,完全可以期望在不久的将来就会有各种新型铁电电子发射器件在不同的高新技术领域发挥重要的作用。
本论文研究了铁电阴极电子发射过程中的压电效应和声学振荡,首次在铁电阴极发射机理中引入了压电效应及声学振荡所造成的表面等离子体的压缩对电子发射造成的影响,在现有铁电阴极电子发射理论的基础上提出了 “极化反转-等离子体-压电”机理。并依此对铁电阴极电子发射实验中一些尚未解释的现象进行了阐释,获得了较为满意的结果。
论文的另一部分工作是借助Protel99软件设计并制作了铁电阴极驱动源。设计中采用功率MOS管的并联技术,满足了驱动源输出电压和电流幅值的要求,大电流驱动前级和加速关断管的引入满足了对驱动脉冲下降沿和上升沿的要求。
论文还初步探讨了PZT铁电陶瓷阴极的制作工艺和LiNbO3铁电单晶阴极上下电极... |
| 【论文题纲】 |
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中文摘要 |
3-4 |
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Abstract |
4-8 |
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第1章 引 言 |
8-22 |
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1.1 选题背景 |
8-15 |
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1.1.1 铁电材料的性质 |
8 |
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1.1.2 铁电阴极的发展 |
8-9 |
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1.1.3 铁电阴极的特点 |
9-10 |
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1.1.4 铁电阴极的应用 |
10-15 |
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1.2 国内外最新进展 |
15-20 |
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1.2.1 大发射电流高发射电流密度铁电阴极 |
15-16 |
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1.2.2 新铁电材料的开发 |
16-19 |
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1.2.3 铁电阴极电子发射机理的研究 |
19-20 |
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1.3 选题意义和目标 |
20-21 |
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1.3.1 意义 |
20 |
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1.3.2 目标 |
20-21 |
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1.4 论文各部分主要内容 |
21-22 |
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第2章 铁电阴极电子发射的机理 |
22-64 |
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2.1 铁电阴极电子发射的快速极化反转机理 |
22-27 |
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2.1.1 铁电材料的自发极化 |
22-25 |
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2.1.2 铁电材料的屏蔽电荷、极化反转和电子发射 |
25-27 |
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2.2 铁电阴极电子发射的表面等离子体机理 |
27-31 |
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2.2.1 表面等离子体和电子发射 |
27 |
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2.2.2 表面等离子体产生的两种机理 |
27-31 |
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2.3 两种发射机理的总结和存在的问题 |
31-34 |
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2.3.1 两种发射机理的总结 |
31 |
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2.3.2 存在的问题 |
31-34 |
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2.4 铁电阴极电子发射机理的进一步探讨 |
34-64 |
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2.4.1 压电效应对铁电阴极电子发射的影响的简要分析 |
34-39 |
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2.4.2 铁电阴极的压电模型及其理论求解 |
39-56 |
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2.4.3 极化反转-等离子体-压电机理 |
56-59 |
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2.4.4 极化反转-等离子体-压电机理对一些实验现象的解释 |
59-64 |
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第3章 铁电阴极驱动源的设计与实际制作 |
64-82 |
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3.1 铁电阴极驱动源设计要求 |
64-68 |
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3.1.1 铁电阴极驱动源输出脉冲沿要求 |
64 |
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3.1.2 铁电阴极驱动源输出脉冲幅值要求 |
64-65 |
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3.1.3 铁电阴极驱动源输出电流幅值要求 |
65-68 |
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3.2 传统铁电阴极驱动源(krytron)的特点和缺陷 |
68-70 |
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3.2.1 krytron阴极驱动源及其特点 |
68-70 |
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3.3 铁电阴极驱动源设计方案的选择 |
70-72 |
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3.4 铁电阴极驱动源设计思想及采用protel99的实际设计 |
72-82 |
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3.4.1 铁电阴极驱动源的设计思想 |
72-73 |
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3.4.2 铁电阴极驱动源的protel99实际设计 |
73-77 |
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3.4.3 铁电阴极设计和后期布线、制版中必须注意的问题 |
77-80 |
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3.4.4 铁电阴极驱动源所达到的指标以及与krytron驱动源的比较 |
80-82 |
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第4章 铁电阴极的制作工艺 |
82-93 |
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4.1 铁电阴极材料的制备 |
82-93 |
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4.1.1 PZT(53/47)铁电陶瓷阴极的制备 |
82-91 |
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4.1.2 LiNbO_3铁电阴极的制备 |
91-93 |
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第5章 铁电阴极电子发射的测试及结果分析 |
93-103 |
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5.1 铁电阴极电子发射的测试装置和外围测试电路的搭建 |
93-96 |
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5.1.1 铁电阴极电子发射的测试装置 |
93-94 |
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5.1.2 外围测试电路的搭建 |
94-96 |
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5.2 铁电阴极电流发射特性 |
96-100 |
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5.2.1 PZT铁电陶瓷阴极的电流发射特性 |
96-97 |
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5.2.2 z切LiNbO_3单晶薄片的电流发射特性 |
97-99 |
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5.2.3 压电效应对z切单晶LiNbO_3薄片电子发射影响的实验 |
99-100 |
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5.3 实验结果分析 |
100-103 |
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结论 |
103-105 |
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参 考 文 献 |
105-111 |
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致谢、声明 |
111-112 |
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个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
112 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.134489 |
