탄소나노튜브 기반 엑스선관에서 매립형 에미터 구조의 전계 방출 특성 시뮬레이션

Abstract

탄소나노튜브의 전계방출 전자를 이용하는 엑스선관에서 게이트 손실전류를 줄이고 에미터 전체에서균일한 전류 방출을 얻기 위한 에미터 구조를 전계분석을 통해 연구하였다. 게이트 전극의 구멍보다 작은크기의 에미터를 음극에 도포하는 구조를 가정하고, 두 종류의 에미터에 대하여 전계방출 특성을 계산해보았다. 편평한 음극 위에 솟은 형태의 에미터는 가장자리에서 전자 방출이 강하게 집중되며 대부분 게이트전류로 손실될 가능성이 매우 높음을 확인하였다. 대안으로서 음극 면에 미리 형성시킨 홈을 CNT 에미터로 채워 음극 면과 높이 차가 없도록 하여 가장자리 효과를 줄인 매립형 에미터를 고안하고 그 전계방출특성을 분석하였다. 에미터의 폭, 게이트 창의 폭, 게이트 전극의 높이 등의 설계 변수에 대해 계산한결과 에미터의 폭이 좁을수록, 게이트 전극이 높이 위치할수록 전류방출의 공간적 균일도가 좋아지며 총방출전류도 증가함을 확인할 수 있었다.