2.3.2 表面微孔隙SEE特性实验和模型拟合研究
自20世纪80年代以来，半导体工艺、微加工与精密加工技术获得了长足进步，使得利用表面周期性规则（或非规则）微结构（或微孔隙）控制材料二次电子发射特性成为可能，并在高功率微波介质窗和航天器大功率微波部件等大功率系统的微放电抑制中得到一定应用。相较于矩形槽、三角槽等三维结构，圆孔形微孔隙具有更好的降低表面SEY的效果。
本节采用化学刻蚀法，在金属样片表面形成致密性微孔隙结构，并用圆孔形三维结构表征其形貌，研究不同形貌参数对SEY的影响。
相较于由机械加工产生的随机粗糙度，采用化学刻蚀人工构建的非规则微孔隙在金属材料表面形成了一定形貌，平均孔隙深度为H，平均孔隙宽度为W。表面形貌用深宽比AR=H/W表示。
非规则微孔隙表面三维形貌如图2-15所示。样片材料为铝合金，对样片#7、#8、#9和#10的刻蚀时间分别为5 s、20 s、40 s和60 s。随着刻蚀时间的增加，表面被刻蚀的深度增加。不同样片的二次电子发射特性测量结果如图2-16所示，采用Vaughan模型进行拟合，结果如表2-5所示。
图2-15 非规则微孔隙表面三维形貌（附彩图）
（a）AR=0.75；（b）AR=1.17；（c）AR=1.38；（d）AR=1.34
图2-16 非规则微孔隙表面在不同入射角度下的δmax变化趋势（附彩图）
表2-5 非规则微孔隙金属表面SEE特性Vaughan模型拟合参数
SEY测量结果说明，随着表面形貌参数AR的增大，金属材料最大SEY δmax降低，而表面随机粗糙度Ra几乎维持不变。此时，非规则微孔隙的深度和宽度为微米量级，随着孔隙深度的增加，表面的平均粗糙度变化有限。
与表面随机粗糙起伏相比，非规则微孔隙对于材料的二次电子发射特性同样呈现了角度不敏感特性。即当非规则微孔隙达到一定深度时，随着深度H的持续增加，材料表面SEY对入射角度的依赖关系逐渐降低，直至其变化可忽略。当AR≥1.34时，受具有一定深宽比非规则微孔隙的束缚作用和表面起伏的散射作用，斜入射时的二次电子发射曲线几乎与垂直入射时保持一致。