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Un arreglo de emisores de campo (FEA, por sus siglas en inglés) es una forma particular de fuente de electrones de campo de área grande . Los FEA se preparan sobre un sustrato de silicio mediante técnicas litográficas similares a las que se utilizan en la fabricación de circuitos integrados. Su estructura consiste en muchos emisores de electrones individuales, similares y de campo pequeño, generalmente organizados en un patrón bidimensional regular. Los FEA deben distinguirse de las fuentes de área grande de tipo "película" o "estera", donde se deposita una capa delgada de material similar a una película sobre un sustrato, utilizando un proceso de deposición uniforme, con la esperanza o expectativa de que (como resultado de irregularidades estadísticas en el proceso) esta película contendrá una cantidad suficientemente grande de sitios de emisión individuales.
El conjunto emisor de campo original fue el conjunto Spindt , en el que los emisores de campo individuales son pequeños conos afilados de molibdeno. Cada uno se deposita dentro de un vacío cilíndrico en una película de óxido, con un contraelectrodo depositado en la parte superior de la película. El contraelectrodo (llamado "puerta") contiene una abertura circular separada para cada emisor cónico. El dispositivo recibe su nombre de Charles A. Spindt, quien desarrolló esta tecnología en SRI International , publicando el primer artículo que describe una única punta de emisor microfabricada en una oblea en 1968. [3] Spindt, Shoulders y Heynick presentaron una patente estadounidense [4] en 1970 para un dispositivo de vacío que comprende un conjunto de puntas de emisor.
Cada cono individual se denomina punta Spindt . Debido a que las puntas Spindt tienen vértices afilados, pueden generar un campo eléctrico local alto utilizando un voltaje de compuerta relativamente bajo (menos de 100 V). Mediante técnicas de fabricación litográfica, los emisores individuales se pueden agrupar extremadamente cerca entre sí, lo que da como resultado una densidad de corriente promedio (o "macroscópica") alta de hasta 2×10 7 A/m 2 [ cita requerida ] . Los emisores de tipo Spindt tienen una intensidad de emisión más alta y una distribución angular más estrecha que otras tecnologías FEA. [5]
Los conjuntos nano-Spindt representan una evolución del emisor tipo Spindt tradicional. Cada punta individual es varios órdenes de magnitud más pequeña; como resultado, los voltajes de compuerta pueden ser más bajos, ya que la distancia entre la punta y la compuerta es menor. Además, la corriente extraída de cada punta individual es menor, lo que debería resultar en una confiabilidad mejorada. [6]
Una forma alternativa de FEA se fabrica creando huecos en una película de óxido (como en el caso de una matriz Spindt) y luego utilizando métodos estándar para cultivar uno o más nanotubos de carbono (CNT) en cada hueco.
También es posible desarrollar conjuntos de CNT "independientes".
Los generadores de haces de electrones, FEA, que son esencialmente muy pequeños, se han aplicado en muchos dominios diferentes. Los FEA se han utilizado para crear pantallas planas (en las que se conocen como pantallas de emisión de campo o "pantallas nanoemisoras"). También se pueden utilizar en generadores de microondas y en comunicaciones de RF, donde podrían servir como cátodo en tubos de ondas viajeras (TWT).
Recientemente, ha habido un renovado interés en el uso de matrices de efecto de campo como cátodos fríos en tubos de rayos X. Los FEA ofrecen una serie de ventajas potenciales sobre los cátodos termoiónicos convencionales , incluido el bajo consumo de energía, la conmutación instantánea y la independencia de la corriente y el voltaje.