场发射阴极阵列具有诸多独特的优点,如无需加热,可以在室温下工作;电流密度比热阴极高几个数量级,可工作在低电压调制下;功耗低;另外还具有极好的开关特性以及可瞬时启动等。目前,场致发射阴极阵列的应用领域十分广泛,主要包括微波器件、平板显示器件、电子显微镜及电子束刻蚀系统等。其中,应用研究的焦点主要集中在平板显示器和射频功率放大器。在制备场发射阴极阵列时,必须考虑到材料的功函数、电导率、密度、热稳定性、化学稳定性等因素对其发射性能的影响,同时要考虑材料对加工工艺上的要求。目前,场发射阴极材料多种多样,但都存在逸出功大,稳定性及均匀性不理想,发射性能低等方面的问题。与之相比,六硼化镧(LaB6)材料由于具有良好的热稳定性和化学稳定性,具有较低的功函数、较高的导电率以及活性阴极表面,因而成为制备场发射阴极阵列的理想材料。人们已经对六硼化镧材料的性能做了大量研究工作,但据目前所见到的国内外参考文献所知,对六硼化镧阴极的研究多集中在它的热发射方面,对于以此种材料作为场发射冷阴极方面的研究较少。本文以六硼化镧材料作为场发射阴极材料,分别使用电化学腐蚀法、氧化蒸发刻蚀法以及等离子体轰击刻蚀法制备了场发射阴极阵列。文章对各种制备工艺进行了研究,分析了各种因素对制备工艺的影响。实验发现,由于晶体晶向的影响,使用电化学腐蚀法会出现各向异性现象,因此,使用此种方法必须首先对六硼化镧材料表面进行严格定向;使用氧化蒸发刻蚀法制备阴极阵列时,对掩膜的要求十分苛刻,包括掩膜与基底的附着力、掩膜的厚度、掩膜的致密性以及掩膜在高温下的物理化学性能等;使用等离子体轰击刻蚀法制备场发射阴极阵列时,同样要考虑掩膜的问题,因为大多数掩膜都经受不住氩离子的长时间轰击。在本文中我们使用了氧等离子体轰击腐蚀的办法,使用二氧化硅、氮化硅复合薄膜做掩膜,成功的制备了六硼化镧场发射阴极阵列,阴极腐蚀表面具有较好的光洁度与平整度,锥体形状大小均匀一致,高度约为2.3个微米。