钨及钨合金基体热阴极的研究进展

袁志谦1,2,3，周增林1,3，李艳,2，何学良,2，陈文帅1,3，张婉婷1,3（1 有研科技集团有限公司智能传感功能材料国家重点实验室；2 有研工程技术研究院有限公司；3 北京有色金属研究总院）

摘要：热电子发射研究了百余年，目前新型电子器件的快速发展导致对具有增强发射特性( 如更高的电流密度，更均匀的发射，更低的工作温度和更长的使用寿命) 的阴极需求激增。本文综述了近几十年来热阴极的研究进展，并详细讨论了各种热阴极的发射特性与其组成、结构和制造方法之间的关系，概述了固固掺杂法、固液掺杂法、液液掺杂法等基体制备方法的优缺点以及其对阴极发射性能的影响。此外，还梳理了钡钨阴极、覆膜阴极、混合基阴极和钪系阴极的发射机制，展示了该领域的最新研究成果，其中钪系阴极尤其是混合基顶层含钪阴极由于其优异的发射性能而被认为是最具发展潜力的阴极体系。尽管其制备方法多种多样，但适用于热阴极的高均匀、高可靠钨及钨合金基体制造仍然存在挑战。钨合金基体在发射过程中的微观结构变化尚不明晰，发射机理解释存在局限性，均有待探明和扩充。

关键词：扩散阴极；混合基阴极；发射机理；钪钨；掺杂