[发明专利]一种片上微型电子源及其制造方法

说明书

本申请公开了一种片上微型电子源及其制造方法。该片上微型电子源中设置有导热层，并且同一电极对中的至少一个电极通过绝缘层的通孔与导热层连接，如此，该片上微型电子源产生的热量可以通过该电极和导热层散发出去，从而显著提高了片上电子源的散热能力，因而，该片上微型电子源能够将多个单电子源集成在同一衬底上，形成集成度较高的电子源集成阵列，从而使该片上电子源具有较大的整体发射电流，进而使其满足较多的应用需求。例如，本申请提供的片上微型电子源可以广泛地应用于涉及电子源的各种电子器件，例如X射线管、微波管、平板显示器等。

技术领域

本申请涉及电子科学与技术领域，尤其涉及一种片上微型电子源及其制造方法。

背景技术

真空电子器件(如X射线管、微波管、阴极射线管等)广泛应用于航空航天、医疗健康和科学研究等重要领域，但仍面临体积大、功耗高和难集成等问题，解决这些问题的一个方案是实现微型化的片上真空电子器件。电子源是所有真空电子器件必不可少的关键元件，为后者提供其工作所必须的自由电子束。当前，电子源的微型化和片上化是限制真空电子器件微型化和片上化的主要瓶颈之一，因此，高性能的片上微型电子源是真空电子学领域急需的一种电子元器件。

片上微型电子源的研究始于1960年代，目前已有多种片上微型电子源。然而，现有的片上微型电子源的整体发射电流较小，很难满足较多的应用需求。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种片上微型电子源及其制造方法，以提高片上微型电子源的整体发射电流，进而满足较多的应用需求。

为了解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：

一种片上微型电子源，包括：

导热层，

位于所述导热层上面的绝缘层，所述绝缘层由阻变材料制成，所述绝缘层中设置有至少一个通孔；

以及，位于所述绝缘层上面的至少一个电极对，所述电极对中的至少一个电极通过所述通孔与所述导热层接触连接；

其中，所述电极对的两电极之间存在间隙；

所述间隙下面的绝缘层区域内形成有遂穿结。

可选地，所述间隙的宽度小于或者等于10微米。

可选地，所述片上微型电子源还包括：

引出电极，所述引出电极包括引出电极层和位于所述引出电极层一侧的绝缘支撑结构；所述引出电极层上设置有至少一个孔洞；

所述绝缘支撑结构位于所述电极对和所述引出电极层之间，以使所述引出电极层悬于所述电极对的上方。

可选地，所述片上微型电子源还包括：

位于所述导热层下方的热沉，所述导热层与所述热沉贴合。

可选地，所述绝缘层选自下列材料中的一种或多种：氧化硅、氧化钽、氧化铪、氧化钨、氧化锌、氧化镁、氧化锆、氧化钛、氧化铝、氧化镍、氧化锗、金刚石和无定形碳。

可选地，所述电极对中的电极材料选自下列材料中的一种或多种：金属、石墨烯和碳纳米管。

可选地，所述导热层选自下列材料中的一种或多种：金属、金刚石、重掺杂半导体。

可选地，所述导热层为衬底或为设置于所述衬底上方的材料层。

一种片上微型电子源的制造方法，包括：

提供导热层；

在所述导热层上形成由阻变材料制成的绝缘层，所述绝缘层上设置有至少一个通孔；