场致发射阵列阴极是真空微电子器件的核心部件,因其具有体积小、功耗低、响应速度快、抗辐射、工作温度范围宽等优点,在场发射平板显示器件、微波器件和传感器等领域有着重要的应用前景。论文采用新型的阴极发射体材料和独特的制备工艺,研制出一种Mo-LaB6复合型场发射阵列阴极。该阴极的优点在于:利用LaB6逸出功低、熔点高、电导率高、抗离子轰击能力强等特点及钼良好的金属性和稳定性,将二者结合起来作为发射体材料,从而有效提高了现有场发射阴极的发射电流密度和发射稳定性。论文首先对Mo-LaB6复合型场发射阵列的制备工艺进行研究,共采取了两种方案:台阶型和敷膜型。二者的制备方法类似,均包括光刻、氧化、刻蚀、栅极溅射和发射体材料沉积。台阶型是先在硅基底上沉积200nm的钼台阶,然后再沉积LaB6尖锥;覆膜型是先形成钼尖锥,再在钼锥表面沉积LaB6薄膜做发射体。论文对这两种制备方案中的工艺参数进行了详细讨论,最终获得了发射体形貌良好的Mo-LaB6复合型场发射阵列。其次,论文还对Mo-LaB6复合型场发射阵列制备过程中出现的失效性现象进行了研究,主要包括栅极的脱落、阴极和阳极的氧化、微毛刺现象、尖锥的脱落和膜料成分的变化。针对这些失效性现象,论文提出了可能的解决方法,包括退火工艺、氢化处理工艺和老炼工艺。将处理前后的阴极进行测试比较,结果表明,栅极脱落问题得到了有效解决,且阴极开启电压有所降低。这些失效性研究将为制作优良场发射阵列奠定良好的基础。论文最后对制备的Mo-LaB6复合型场发射阵列阴极进行封装和测试。封装工艺主要包括装配、排气、除气、封接和激活吸气剂等步骤。在测试前先对器件进行老炼,消除尖锥表面的毛刺和微凸起,测试电路是在Spindt基础上进行改进的。最后对结果进行分析,通过对试验结果的分析,表明了复合型场发射阵列的可行性。