Caractéristiques énergétiques de cathodes à micropointes à émission de champ

Overview & Synopsis

Dans cet article nous exposons les caractéristiques de cathodes à émission de champ comprenant un grand nombre de pointes de dimensions voisines du micron, regroupées à la surface d'un composant et réalisées par les techniques de la microélectronique. Les résultats théoriques concernant la caractéristique courant-tension sont présentés, ainsi que les propriétés mesurées de cathodes fabriquées au laboratoire : le courant émis à 60 V par une surface de 1 mm 2 comprenant 10 000 pointes est environ 100 μA, la surface émissive par pointe est de quelque 10 Å 2 et le champ est voisin de 5 x 109 Vm-1. Ensuite nous abordons le problème de la distribution énergétique des électrons émis : les valeurs théoriques attendues, et les méthodes expérimentales utilisées sont présentées. Les mesures mettent en évidence une chute de potentiel qui est attribuée à une résistance d'interface entre les pointes et le substrat sur lequel elles sont déposées (dépendant de la nature du substrat). L'observation de dispersions énergétiques élevées (2 eV) est corrélée à ce phénomène parasite. Pour les cathodes présentant une faible résistance d'interface on a mesuré une dispersion énergétique de 0,9 eV, pour un courant de 100 μA à 60 eV. Il apparaît que les progrès dans ce domaine dépendent de la maîtrise de l'interface. L'observation d'un fort courant, même à très basse température (< 100 K) ouvre le champ d'application de ces cathodes qui pourraient donc servir de sources froides fournissant des faisceaux intenses d'électrons de faible énergie.