Характеристики матричного катода из карбида кремния в предпробойных и пробойных условиях

Исследован перспективный источник полевой электронной эмиссии на основе микроразмерных монолитных матричных катодов. Матричные многоострийные эмиттеры изготовлены на монокристаллических пластинах карбида кремния (0001С) 6$H$-SiC $n$-типа проводимости с использованием технологии двухступенчатого реактивного ионного травления в атмосфере SF$_6$/O$_2$/Ar. Для реализации предпробойных и пробойных условий работы катода использовалась экспериментальная установка на базе генератора коротких высоковольтных импульсов ГКВИ-300. Генерировалась серия наносекундных импульсов напряжения с амплитудами от 120 до 250 kV. Для изучения характеристик матричного катода в предпробойном и пробойном состоянии пучок эмитированных автоэлектронов отделялся от ионного факела или катодной плазмы, образующейся на следующих фазах пробоя, путем постановки в межэлектродный промежуток титановой фольги толщиной 50 $\mu$m под нулевым потенциалом. Построенные по пиковым значениям напряжения и тока, прошедшего через фольгу, вольт-амперные характеристики в координатах Фаулера–Нордгейма близки к прямолинейным. Вольт-амперные характеристики, построенные для каждого из импульсов по фронту и спаду, демонстрируют расхождение. После проведенных экспериментов катод из карбида кремния был исследован в растровом электронном микроскопе.