[發(fā)明專利]一種場(chǎng)發(fā)射陰極電子源、陣列及電子發(fā)射方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811006225.2
• 申請(qǐng)日: 2018-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN109300750B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧維爾;夏洋;趙麗莉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): H01J1/304
• 分類號(hào): H01J1/304
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 房德權(quán)

1.一種場(chǎng)發(fā)射陰極電子源，其特征在于，包括：襯底、第一電極、第二電極、第一螺旋部和第二螺旋部；所述第一電極與所述第一螺旋部連接，所述第二電極與所述第二螺旋部連接；所述第一螺旋部與所述第二螺旋部相互環(huán)繞設(shè)置構(gòu)成嵌套的雙螺旋結(jié)構(gòu)；所述雙螺旋結(jié)構(gòu)為圓形結(jié)構(gòu)、方形結(jié)構(gòu)或橢圓形結(jié)構(gòu)，其中所述雙螺旋結(jié)構(gòu)為方形結(jié)構(gòu)時(shí)，所述第一螺旋部和所述第二螺旋部的方形轉(zhuǎn)角處為圓角設(shè)計(jì)；所述第一螺旋部與所述第二螺旋部之間的間距小于等于200nm，當(dāng)在所述第一電極和所述第二電極上施加電壓時(shí)，所述第一螺旋部與所述第二螺旋部之間形成導(dǎo)電細(xì)絲，并在所述細(xì)絲斷裂后發(fā)射電子；所述第一電極、所述第二電極、所述第一螺旋部和所述第二螺旋部均設(shè)置在所述襯底的上表面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射陰極電子源，其特征在于，在所述襯底的上表面設(shè)置有絕緣層，所述第一電極、所述第二電極、所述第一螺旋部和所述第二螺旋部均設(shè)置在所述襯底上表面的絕緣層上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射陰極電子源，其特征在于，所述第一電極為鈦或鈀；所述第二電極的材料為鈦或鈀。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射陰極電子源，其特征在于，所述第一電極和所述第二電極分別設(shè)置在所述第一螺旋部的相對(duì)兩側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射陰極電子源，其特征在于，采用平面工藝制成。

6.一種場(chǎng)發(fā)射陰極電子源陣列，其特征在于，包括：多個(gè)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的場(chǎng)發(fā)射陰極電子源，每個(gè)所述場(chǎng)發(fā)射陰極電子源的第一電極相連接，每個(gè)所述場(chǎng)發(fā)射陰極電子源的第二電極相連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的場(chǎng)發(fā)射陰極電子源陣列，其特征在于，陣列中的每個(gè)所述場(chǎng)發(fā)射陰極電子源的第一電極和第二電極分別設(shè)置于所述第一螺旋部或第二螺旋部的相對(duì)兩側(cè)。

8.一種電子發(fā)射方法，該方法應(yīng)用于權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的場(chǎng)發(fā)射陰極電子源，或權(quán)利要求6-7任一項(xiàng)所述的場(chǎng)發(fā)射陰極電子源陣列，其特征在于：

在所述第一電極和所述第二電極上施加電壓，并不斷增大電壓直至所述第一螺旋部與所述第二螺旋部之間的絕緣層上形成導(dǎo)電細(xì)絲；

在導(dǎo)電細(xì)絲形成后調(diào)整所述第一電極和所述第二電極上的電壓，致使導(dǎo)電細(xì)絲斷裂，斷裂的導(dǎo)電細(xì)絲形成電子隧穿尖端，具備電子發(fā)射能力；

導(dǎo)電細(xì)絲斷裂后，再在所述第一電極和所述第二電極上施加電壓，使形成的所述電子隧穿尖端進(jìn)行電子發(fā)射。