[发明专利]一种片上微型电离真空传感器及其制造方法

权利要求书

1.一种片上微型电离真空传感器，其特征在于，包括片上微型电子源、依次设置在所述片上微型电子源一侧的第一绝缘层、第一收集极、第二绝缘层和第二收集极；

所述片上微型电子源朝向所述第一绝缘层的一侧具有电子发射结构；

所述第一绝缘层具有第一通孔，所述第一通孔贯穿所述第一绝缘层；

所述第一收集极具有第一网孔，所述第一网孔贯穿所述第一收集极；

所述第二绝缘层具有第二通孔，所述第二通孔贯穿所述第二绝缘层；

所述第二收集极具有第二网孔，所述第二网孔贯穿所述第二收集极；

所述第一通孔、所述第一网孔、所述第二通孔以及所述第二网孔相互贯通，以使所述电子发射结构发射的电子通过所述第一通孔和所述第一网孔并进入所述第二通孔后，与通过所述第二网孔进入所述第二通孔的气体分子碰撞，使气体分子电离成离子；

所述第一收集极用于收集电子，并产生电子电流；

所述第二收集极用于收集离子，并产生离子电流，以便根据所述电子电流和所述离子电流求出所述片上微型电离真空传感器所处环境的真空度；

其中，所述片上微型电子源包括片上微型热发射电子源；

所述片上微型热发射电子源包括衬底以及位于所述衬底上的至少一个电子发射结构；

所述电子发射结构包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的热电子发射体；

所述衬底具有至少一个沟槽，所述热电子发射体部分或全部悬空于所述沟槽之上；

所述第一电极位于所述沟槽的一侧，所述第一电极的延伸部分延伸至所述沟槽的上方；

所述第二电极位于所述沟槽相对的另一侧，所述第二电极的延伸部分延伸至所述沟槽的上方，所述第二电极的延伸部分与所述第一电极的延伸部分交错排布；

所述热电子发射体位于所述第一电极和所述第二电极的延伸部分上且全部悬空于所述沟槽之上。

2.根据权利要求1所述的电离真空传感器，其特征在于，所述片上微型电子源还包括片上微型隧穿发射电子源。

3.根据权利要求1所述的电离真空传感器，其特征在于，所述热电子发射体部分悬空于所述沟槽之上；

所述第一电极位于所述沟槽的一侧，且与位于所述沟槽同一侧的热电子发射体连接；

所述第二电极位于所述沟槽相对的另一侧，且与位于所述沟槽同一侧的热电子发射体连接。

4.根据权利要求1所述的电离真空传感器，其特征在于，所述热电子发射体由以下材料的一种或多种制成：碳纳米管、石墨烯、六硼化镧、六硼化钐、钨、钼、铱、锇、氧化钇、氧化钡、氧化铝、氧化钪以及氧化钙。

5.根据权利要求2所述的电离真空传感器，其特征在于，所述片上微型隧穿发射电子源包括衬底以及位于所述衬底上的电子发射结构；

所述电子发射结构包括位于所述衬底表面的阻变材料层、至少一个第一电极和至少一个第二电极，所述第一电极和所述第二电极间隔设置，并且，所述第一电极和所述第二电极位于所述阻变材料层的表面。

6.根据权利要求5所述的电离真空传感器，其特征在于，所述阻变材料层具有至少一个通孔，并且所述第二电极通过所述通孔与所述衬底连接。

7.根据权利要求5所述的电离真空传感器，其特征在于，所述阻变材料层的材料选自下列材料中的一种或多种：氧化硅、氧化铝、氧化钽、氧化铪、氧化锆、氧化镁、氧化钇、氧化钪、氧化锗、氧化镧、氧化锶、氧化钙、氧化钡、氧化钛、钛酸锶、铝酸镧、氮化硅、氮化铝、碳化硅、金刚石和非晶碳。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电离真空传感器，其特征在于，所述第一和第二电极的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。

9.根据权利要求1-7任一项所述的电离真空传感器，其特征在于，所述衬底选自下列材料中的一种或多种：硅、氧化硅、氧化铝、氧化铍、氮化硅、氮化铝、氮化硼、碳化硅、金刚石、玻璃、陶瓷、金属。