与传统的热阴极相比,场发射阵列阴极具有许多独特的优点,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,并可工作在低电压调制下;功耗低;极好的开关特性;可瞬时启动等。目前,场致发射阵列阴极的应用领域十分广泛,主要包括微波器件(应用于TWTs,Klystron等)、平板显示器(FEDs)、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。针对目前场发射阵列阴极的研究情况,较为常用的是钼微尖场发射阵列和硅微尖场发射阵列。然而,这两种阴极存在各自的缺点,如钼尖锥是蒸镀在基底上的,所以与基底的附着力不强;而硅的特性又决定了其热稳定性差,发射的可靠性低,发射电流有限。因此,在改善制作工艺的基础上,寻找新型的阴极材料变得非常重要。经试验证明,六硼化镧(LaB6)具有高导电率和良好的热稳定性、化学稳定性、低功函数以及活性阴极表面,因此从理论上成为了场发射阴极的理想材料。利用计算机来模拟电子器件的性能,可以在实验前预测器件的性能,探讨器件结构尺寸、材料等因素对器件特性的影响,减少实验的盲目性,从而可以减少实验次数、节约实验经费,因此关于场发射阴极的计算机模拟也是一个十分重要的研究课题。本文的工作旨在研究探索尖锥场发射阴极中各结构参数对阴极发射性能的影响,以制作出性能优良的场发射阵列阴极。本课题首先采用MAGIC软件对三极管结构的尖锥场发射阴极进行了模拟计算,分别改变尖锥高度,锥尖位置,尖锥曲率半径,栅极孔径及栅极电压,观察阳极收集电流及电子束的会聚情况。其次,采用本实验室的新型软件EBS对三极管和双门聚焦结构的尖锥场发射阴极的发射情况进行了模拟。通过对以上结构参数的比较,获得了较佳的阴极结构。结果还发现,两套软件的模拟结果非常吻合,从而验证了EBS软件对于场发射阴极模拟的适用性。