(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 110359012 A (43)申请公布日 2019.10.22 |
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(21)申请号 CN201811368387.0
(22)申请日 2018.11.16
(71)申请人 北京理工大学;西安空间无线电技术研究所
地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5号
(72)发明人 李东 封国宝 王琪 何鋆 胡天存
(74)专利代理机构 北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人 王民盛
(51)Int.CI
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开的用于抑制二次电子发射的嵌套式微陷阱结构及制备方法，涉及物理电子学相关领域。本发明公开的用于抑制二次电子发射的嵌套式微陷阱结构为双重嵌套式孔结构，在一级大孔内包含了若干二级小孔结构，所述一级大孔作为初级陷阱，若干二级小孔结构作为嵌套陷阱；整体二维嵌套式陷阱结构在基底材料上构型，所述的构型为双重嵌套式孔结构，并对所述双重嵌套式孔结构进行金属溅射并形成纳米级膜。本发明还公开所述嵌套式微陷阱结构的制备方法，本发明能够有效抑制陷阱结构内的二次电子出射和再发射所产生的多级倍增效应，从而达到提高材料表面总二次电子发射抑制效果，并提供所述嵌套式微陷阱结构的制备方法。 | |
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法律状态
法律状态公告日 | 法律状态信息 | 法律状态 |
2022-11-01 | 未缴年费专利权终止IPC(主分类):C23C14/16专利号:ZL2018113683870申请日:20181116授权公告日:20200616 | 专利权的终止 |
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权 利 要 求 说 明 书
1.用于抑制二次电子发射的嵌套式微陷阱结构，其特征在于：为双重嵌套式孔结构，在一级大孔(1)内包含了若干二级小孔(2)结构，所述一级大孔(1)作为初级陷阱，若干二级小孔(2)结构作为嵌套陷阱；所述若干二级小孔(2)结构数量根据二级小孔(2)的结构尺寸和占空比而定；整体二维嵌套式陷阱结构在基底材料上构型，所述的构型为双重嵌套式孔结构，并对所
述双重嵌套式孔结构进行金属溅射并形成纳米级膜。
2.如权利要求1所述的用于抑制二次电子发射的嵌套式微陷阱结构，其特征在于：所述基底材料选成熟半导体工艺中的硅基底材料。
<Claim>3.如权利要求1或2所述的用于抑制二次电子发射的嵌套式微陷阱结构，其特征在于：工作方法为，单初始入射电子照射到样品材料表面时，由于入射能量相对较高，仅一级大孔(1)结构对所产生的二次电子有较强的抑制效果，而在一级大孔(1)内所产生的多代二次电子均为能量较低的电子，所述多代二次电子还会在一级大孔(1)内来回倍增，减弱大孔对二次电子出射的抑制效果；此时，由于二级小孔(2)的存在能有效的抑制所述低能多代二次电子的倍增过程，实现对二次电子的再次抑制，并进一步加强了陷阱对二次电子表面出射的抑制。
<Claim>4.如权利要求1或2所述的用于抑制二次电子发射的嵌套式微陷阱结构，其特征在于：制备方法包括如下步骤，
步骤一：利用光刻工艺和剥离工艺得到二维嵌套式陷阱结构中一级大孔(1)，并将所述一级大孔(1)复制到基底样片表面，剥离后的样片先不进行刻蚀；
步骤二：利用光刻显影工艺将二级小孔(2)结构复制到剥离后的样片之上；
步骤三：掩蔽刻蚀二级小孔(2)结构；
步骤四：对一级大孔(1)结构进行刻蚀，刻蚀深度要小于二级小孔(2)的刻蚀深度，得到嵌套的基底表面二维嵌套式表面微陷阱阵列结构，为了便于测得二次电子发射，还在嵌套结构表面溅射上金属，即得到能够用于测量并能抑制二次电子发射的二维嵌套式表面微陷阱阵列结构。
5.如权利要求4所述的用于抑制二次电子发射的嵌套式微陷阱结构，其特征在于：所述金属选金属银Ag。
说 明 书
技术领域
本发明涉及物理电子学相关领域，具体涉及一种可用于强有效抑制材料表面二次电子发射的表面微构型及其制备方法。
背景技术
我国的航天器有效载荷急需向着集成化和大功率化方向发展，然而，在恶劣的空间环境中，与此同时也会导致空间一些特殊效应的加剧。空间大功率微波部件的微放电效应就是首当其冲的问题。
空间微放电效应也称二次电子倍增效应，是指大功率微波部件在1×10<Sup>-3</Sup>Pa或更低气压下，传输大功率微波信号时产生的谐振放电现象。即航天器中的大功率微波无源器件、部组件结构间隙内的电子在微波电磁场的作用下加速，以一定能量撞击结构间隙的表面，当结构间隙尺寸、电磁场强度、微波频率、材料表面二次电子发射系数等满足一定条件时，会产生电子的倍增过程，最终形成一种电子的雪崩效应，进而产生微放电现象。依据反射电子表面的数量和表面材料成分的不同，将二次电子倍增效应分为谐振结构中的金属双边微放电和单介质表面的单边微放电。
微放电效应是影响航空航天电子设备可靠性的一个十分重要的因素，由于空间电子设备的高速更新换代发展，如何有效的抑制二次电子倍增已经成为制约空间通信技术发展的瓶颈问题。二次电子倍增效应可导致微波传输系统的驻波比逐渐增大，反射功率增加，噪声电平抬
高，致使大功率微波系统不能正常工作；微放电还会引起腔内调谐、参数耦合、波导损耗和相位常数等的波动，产生谐波而引起带外干扰和无源互调产物，并对部件表面产生侵蚀等。谐振腔内的电荷密度呈指数式增加，会导致微放电的电流增大，进而使腔内负电荷增加，降低了品质因子，限制了腔内存储能量的能力，最终会导致微波器件使用效率的降低。谐振失谐能够破坏谐振腔内部的耦合性，这将使微波源的能量发射增加；不仅如此，表面放电将会产生真空条件下的高压绝缘，从而限制微波无源器件的使用；当二次电子倍增效应比较严重时，也可能会产生靠近载波频段的窄带噪声。所有这些因素都会导致部件性能下降，甚至造成系统的击穿破坏，进而不能正常工作。通常在部件内部电场驻波比的最大点处，以及阶梯、锐边缘、缝隙等场强增强处，当满足谐振条件时，会加剧二次电子倍增效应。因此，如何有效的减小和抑制二次电子倍增效应已经成为当前迫切需要解决的问题。
对于航空航天器件的二次电子倍增效应抑制技术研究而言，通过改变表面状况来减小SEY(Secondary Electron Yield,二次电子产额)，进而实现抑制微放电的方法近来得到了科学界的广泛关注和深入的研究，是二次电子倍增效应抑制技术发展前景广阔的技术之一。近年来，欧洲太空局持续进行了多个项目对以上技术进行了深入系统的研究，主要的研究内容是各种能够有效抑制二次电子倍增效应的表面处理技术，包括反电子倍增涂层、化学腐蚀、构
筑沟槽结构等。然而，对于普通沟槽式陷阱结构，由于槽内二次电子发射所产生的多级倍增效应，使得普通单一沟槽式陷阱结构对二次电子发射的抑制效果受到很大局限。
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