COLD-EMISSION FILM-TYPE CATHODE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME

The present invention may be used in the production of highly efficient films for electron field emitters. The cold-emission cathode of the present invention comprises a substrate having a carbon film with an irregular structure applied thereon. This structure comprises carbon micro- and nano-ridges and/or micro- and nano-threads which are perpendicular to the surface of the substrate, which have a characteristic scale of between 0.01 and 1 micron as well as a distribution density of between 0.1 and 100 mu m, and which are coated with a diamond nano-film whose thickness represents a fraction of a micron. The method for producing the cathode involves sequentially depositing two carbon films. A carbon film with nano-barbs is first deposited on a substrate arranged on an anode by igniting a direct-current discharge at a density of between 0.15 and 0.5 A. This deposition is carried out in a mixture containing hydrogen and a carbon-containing additive, under a global pressure of between 50 and 300 torrs, using vapours of ethylic alcohol at a 5 to 15 % concentration or vapours of methane at a 6 to 30 % concentration, and at a temperature on the substrate of between 600 and 1100 DEG C. A diamond nano-film is then deposited on the graphite film thus grown. Cette invention peut être utilisée dans la fabrication de films d'une grande efficacité qui sont destinés à des émetteurs d'électrons par effet de champs. Cette cathode à émission froide comprend un substrat sur lequel est appliqué un film de carbone présentant une structure irrégulière. Cette structure se compose de micro- et de nano-arêtes et/ou de micro- et de nano-fils carbonés qui sont perpendiculaires à la surface du substrat, qui possèdent une échelle caractéristique de 0,01 à 1 micron ainsi qu'une densité de répartition de 0,1 à 100 mu m, et qui sont recouverts d'un nano-film de diamant dont l'épaisseur est d'une fraction de micron. Le procédé de fabrication de la cathode consiste à déposer successivement deux films de carbone. On dépose tout d'abord un film de carbone comportant des nano-pointes sur un substrat disposé sur une anode. Ce dépôt se fait en déclenchant une décharge de courant continu d'une densité de 0,15 à 0,5 A dans un mélange d'hydrogène et d'un additif contenant du carbone, ceci à une pression globale de 50 à 300 torrs, en utilisant des vapeurs d'alcool éthylique selon une concentration de 5 à 15 % ou de méthane selon une concentration de 6 à 30 %, et à une température sur le substrat d