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本论文着重探讨和研究了基于碳纳米管阴极的场发射压力传感器,完成了器件的整体制作,并对器件的发射性能作了测试。
场发射压力传感器的器件的结构主要由三个部分组成:阳极变形膜、场发射阴极、玻璃基底。针对目标器件的大量程要求(50KPa~550KPa),提出了双窗口、台阶型低阻硅阳极变形膜。经过一系列的模拟、实验分析,该结构不仅能够满足器件压力量程要求,同时形变灵敏度也较好。
在工艺上,解决了阴极与玻璃底座的组合及工艺影响问题。通过控制在低阻硅上溅射催化剂CVD生长工艺,可以生长出具有良好I-V特性的碳纳米管场发射阴极。
采用MEMS整套工艺,成功地制备了各个分立部件,并针对阴极-玻璃基底和阳极-玻璃基底的键合的特点,分别制定了优化的键合方案,减小了对场发射性能的性能影响,获得了一个完整的基于碳纳米管阴极场发射压力传感器件的雏形。
对器件初步的场发射性能进行了测试和分析。结果表明:经过适当的结构和工艺设计,器件可以获得较好的发射特性。如果能在高真空键合设备中完成器件真空封装,并采用MEMS消气剂结构,利用碳纳米管和MEMS技术制备高性能真空微电子器件是切实可行的。