194646. lajstromszámú szabadalom • Eljárás elektronemissziós izzókatód előállítására
1 194 646 2 egymásutánban váltakozó CVD-rétegsorozatként csapjuk le azokat, a túlzott csíranövekedést újra meg újra megakadályozzák. Ezek az adalékok a normális üzemelési hőmérsékleteken jelentősen gátoják a szemcsenövekedést, ami hosszabb élettartamon át is biztosítja a katódok mechanikus stabilitását. A fentiek szerint a volfrámnál alkalmazott Th02 adalékon kívül a például volfrám mint alapanyag stabilizálását más anyagokkal is elérhetjük, amenynyiben azok szilárd oldhatósága a volfrámban kicsi vagy elhanyagolható és olvadáspontjuk 2000 K fölött van. Ezen anyagok közé tartoznak különösképpen a Zr, Zr02, Ru, U02, Sc203 és az Y203, amelyek a réteganyaggal egyidejűleg eredményesen lecsaphatok a gázfázisból. Elvben ugyanez vonatkozik más magas olvadáspontú alapanyagokra is, amelyeknél ennek megfelelően egy azokban nem oldódó dopolóanyagot csapunk le azokkal váltakozva vagy azokkal egyidejűleg finom eloszlásban. A hordozóréteg struktúráját csak megfelelően kis mennyiségű adalékok stabilizálják és ezeknek általában nem kell az emittáló anyaggal azonosaknak lenniük. A katód élettartamának megnövelése és emissziójának fokozása céljából jelentősen több emittálóanyag-adalékot tartalmazó kiegészítő rétegekre van szükség. Ezért a stabilizált struktúrájú alapot az emissziós anyagot nagy koncentrációban tartalmazó tárolókészletező réteggel látjuk el. Ez a készletező övezet előnyösen a rétegek egymással sűrűn váltakozó sorozatából áll, és az emittáló anyag és az alapanyag rétegei úgy váltják egymást, hogy azok mechanikusan még elég stabilak, és a CVD hordozó réteghez jól kötődnek, ugyanakkor a készletező övezetben nagy, előnyösen 10-20 tömeg % az emittáló anyag átlagos koncentrációja. Az említett rétegsorozat a találmánynak megfelelően gázfázisból reaktív lecsapással, a paramétereknek, különösképpen a reakcióban résztvevő gázok mennyiségének és/vagy a szubsztrátum hőmérsékletének időbeli változtatásával készül. A CVD-paramétereket az idő függvényében változtatjuk előnyösen periodikusan, különösképpen az emittáló anyag, illetve az alapanyag lecsapásának optimális paramétereit váltogatjuk. Rendszerint elegendő az áramló gázok mennyiségének időnkénti megfelelő variálása, néhány esetben azonban szükséges a szubsztrátum hőmérsékletét is megfelelő módon növelni vagy csökkenteni. Az emittáló anyagot előnyösen a szkandiumcsoportból (Sc, Y, La, Ac, lantanidák, aktinidák) választjuk ki és fém, oxid vagy borid és/vagy karbid alakjában az alapanyaggal, előnyösen W, Mo, Nb, Ta, Re-al együtt gázfázisból csapatjuk le. A találmány szerint különösen a következő anyagkombinációk kedvezőek emittáló alapanyagként: Th/Th02 + W, Y/Y203 + Ta Th/Th02 + Nb, vagy Sc203, Y203 ThB4+Re, vagy La203. Az emittáló anyagokat molibdén vagy volfrám hordozóanyagokkal kombinálva csapatjuk le. Előnyösek a Ce, Sm és az Eu oxidjai volfrámmal vagy molibdénne! kombinálva. Stabilizált struktúrájú volfrám hordozó fölötti rénium rétegre Th(BH4)4 pirolízisével készítünk ThB4 bevonatot például argon hordozógázban 300 °C vagy annál magasabb szubsztrátum hőmérséklet mellett. Ha az emittáló anyagot oxid formájában csapjuk le, tovább javíthatjuk a katód tulajdonságait azzal, ha az emittáló anyagnak atomos formában való felszabadításához alkalmas aktivátor komponenst, előnyösen bőrt vagy szenet és egy diffúzióserkentő komponenst is lecsapunk CVD-eljárással. Az emittáló anyag diffúziójának elősegítésére és fokozására Pt, Os, Ru, Rh, Re, ír vagy Pd adalékot alkalmazunk előnyösen 0,1 - 1 tömeg% mennyiségben. A találmány szerinti katódok előállításánál előnyösen 200 - 600 °C szubsztrátum hőmérsékleteket alkalmazunk (úgynevezett alacsonyhőmérsékletű CVD-eljárások). Fém Mo, W, Re, Pt, ritka földfémek, tórium és az aktinidák lecsapásához különösképpen a következő illékony kiindulási vegyületeket használjuk: 1. Fém-halogenidek, előnyösen fluoridok, H2-ei mint redukáló ágenssel. A fémet (Mo, W, Re) 400 és 1400 °C között, előnyösen 500-tól 800 °C-ig, különösképpen 500-tól 600 'C-ig csapatjuk le. 2. Fém-karbonilok Me(CO)n; A CO-csoportok egy részét, H, halogének, NO, PF3 helyettesítheti (az Me fémet jelent). A fém Mo-t, W-t, Re-t és Pt-t 300-tól 600 "C között csapatjuk le. 3. Fém-trifluor-foszfinok Me(PF3)n: A fluort teljesen vagy részben H, Cl, Br, J, alkil- vagy arilcsoportok, a PF3-csoportokat CO, H, Cl, Br, J, NO csoportok helyettesíthetik. Ez a csoport fizikailag és kémiailag a fém-karbonilokra emlékeztet. A fémet (Mo, W, Re és Pt) 200 - 600 °C-on csapatjuk le. 4. Meiallocének Me(CjHj)n: Ezek a fémorganikus szendvicsvegyületek csoportjába tartoznak. A (C5H5)-csoportokat részben H, halogének, CO, NO, PF3 és PR3 helyettesíthetik. R szerves gyököt jelent. A fém (Mo, W, Pt) pirolízissel csapható le. Reagensként H2-t alkalmazva a reakció hőmérséklete jelentékenyen csökken. 5. Fim-ß-diketonätok; Acetil-acetonátok Me(aa)n és az 1,1,1-trifluor-acetil-acetonátok Me(tfa)n és az 1,1,1,5,5,5-hexafluor-acetil-acetonátok Me(hfa)n; ezekből a vegyületekből lecsaphatok a platinacsoport féméi, a lantanidák oxidjai, beleértve a Sc203-t és az Y203-t és az aktinidák oxidjai, beleértve a Th02-t is. A lecsapási hőmérséklet acetil-acetonátok esetében 400-600 °C és a fluorozott acetil-acetonátok esetén 250 °C. 6. Fém-alkoholátok Me(OR)„: A lantanidák és aktinidák oxidjainak,. beleértve a Sc203, Y203 és a Th02-nak a lecsapása 400-tól 600 °C-ig terjedő hőmérsékleten lehetséges az alkoholéiból. Egyes esetekben kettős oxid, például MgAI204 is lecsapható. A gázfázisból 400 és 650 °C közötti hőmérsékle5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
