[發(fā)明專利]電子槍及電子顯微鏡

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980061438.1
• 申請日: 2019-09-28
• 公開（公告）號: CN112740355A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 勇-霍·亞歷克斯·莊;銀英·肖-李;E·加西亞-貝里奧斯;約翰·費爾登;長尾昌善
• 申請（專利權）人: 科磊股份有限公司;國立研究開發(fā)法人產業(yè)技術綜合研究所
• 主分類號: H01J37/073
• 分類號: H01J37/073;H01J37/04
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉麗楠

1.一種電子槍，其包含經配置以產生主電子束的場發(fā)射器，其中所述場發(fā)射器包括：

單晶硅襯底，其具有相對第一及第二表面且包含至少一個一體場發(fā)射器突出部，所述場發(fā)射器突出部具有一體連接到所述硅襯底且從所述第二表面延伸到尖端部分的固定部分，

碳化硅SiC層，其至少密閉地安置于所述尖端部分所述場發(fā)射器突出部上，使得在操作期間，通過所述尖端部分離開所述單晶硅襯底以形成所述主電子束的電子僅穿過所述SiC層，

其中所述SiC層包括至少75％SiC。

2.根據(jù)權利要求1所述的電子槍，其中所述單晶硅襯底經p型摻雜為具有小于約10¹⁹cm^-3的摻雜級。

3.根據(jù)權利要求1所述的電子槍，其中所述SiC層包括大于90原子％SiC。

4.根據(jù)權利要求1所述的電子槍，其進一步包括用于在操作期間將所述場發(fā)射器維持在小于約10^-10托的真空等級的構件。

5.根據(jù)權利要求1所述的電子槍，其中所述單晶硅襯底經n型摻雜為具有約10¹⁵cm^-3到約10¹⁹cm^-3之間的摻雜級。

6.根據(jù)權利要求1所述的電子槍，其中所述單晶硅襯底具有大于約10μm的厚度且經p型摻雜為具有小于約10¹⁴cm^-3的摻雜級。

7.根據(jù)權利要求6所述的電子槍，其進一步包括經配置以照明所述單晶硅襯底的所述第一表面的光源，其中所述光源包括激光二極管及發(fā)光二極管中的一者，其經配置使得能夠控制所述主電子束的發(fā)射電流使之與從所述光源傳輸?shù)剿鰡尉Ч枰r底中的光的量成比例。

8.根據(jù)權利要求1所述的電子槍，其中所述SiC層具有1nm到10nm范圍內的厚度。

9.根據(jù)權利要求1所述的電子槍，其中定位于距所述尖端部分100nm的半徑內的所述SiC層的一部分包括小于10原子％氧。

10.根據(jù)權利要求1所述的電子槍，其中所述場發(fā)射器場發(fā)射器突出部包括圓錐、角錐及圓形晶須中的一者；且

其中所述場發(fā)射器突出部的所述尖端部分具有小于50nm的橫向尺寸。

11.根據(jù)權利要求10所述的電子槍，其中所述場發(fā)射器突出部的所述尖端部分具有大于5nm的橫向尺寸。

12.根據(jù)權利要求1所述的電子槍，

其中所述場發(fā)射器突出部包括圓錐、角錐及圓形晶須中的一者；且

其中所述場發(fā)射器突出部的所述尖端部分具有小于50nm的直徑。

13.根據(jù)權利要求1所述的電子槍，其中所述場發(fā)射器經配置以在反向偏壓模式中操作，其中響應于經施加電場而鄰近于所述第二表面產生耗盡層。

14.根據(jù)權利要求1所述的電子槍，其中所述場發(fā)射器進一步包括：

電介質層，其經安置于所述單晶硅襯底的所述第二表面上，鄰近于所述場發(fā)射器突出部；及

導電柵極，其經安置于所述電介質層上，使得所述導電柵極的邊緣與所述場發(fā)射器突出部的所述尖端部分間隔達預定距離，

其中所述電介質層的厚度在所述場發(fā)射器突出部的高度的±300nm范圍內。

15.根據(jù)權利要求1所述的電子槍，其進一步包括經布置成二維周期性圖案的多個所述場發(fā)射器突出部，每一所述場發(fā)射器突出部具有一體連接到所述硅襯底且從所述第二表面延伸到尖端部分的相關聯(lián)所述固定部分，其中所述SiC層至少密閉地安置于所述多個場發(fā)射器突出部中的每一者的所述尖端部分上。