一种提升供应电流的电子源结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及真空微纳电子源的技术领域，更具体地，涉及一种提升供应电流的电子源结构及其制备方法，利用厚度均匀的绝缘层贴合覆盖与发射体串联的P型半导体凸起结构表面，覆盖绝缘层外表面的控制电极相对P型半导体处于高电位，在凸起结构侧表面形成大面积的载流子耗尽层，利用其中的热产生电子向发射体供应场发射电流，从而增大单位衬底面积向发射体供应的热产生电流，提升发射电流强度及电流密度，有效解决了现有技术中基于P型半导体衬底的集成控制电极电子源中供应电流密度小、发射电流强度及电流密度受限的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及真空微纳电子源的，更具体地，涉及一种提升供应电流的电子源结构及其制备方法。

技术介绍

1、高能量分辨率质谱仪、微推力器电荷中和器、电动力缆绳、极高真空电离规等真空电子装备需要配备高电流密度、高电流稳定性、长工作寿命的电子源。制备于p型半导体衬底上的场发射电子源具有电流稳定性高的优点，可作为高质量电子源应用于上述领域。然而，由于p型半导体中电子是少数载流子，制备于p型半导体衬底上的场发射电子源具有饱和发射特性，发射电流强度及电流密度需要提升。

2、本领域常见的基于p型半导体衬底的集成控制电极场发射电子源中，绝缘层和控制电极均为平面薄层，平铺于衬底上。控制电极相对衬底处于高电位，诱导衬底表面形成载流子耗尽层，耗尽层中的热产生电子供应场发射电流。耗尽层为准二维薄层结构，热产生电流与耗尽薄层面积成正比。对于特定耗尽薄层面积，电流供应量是一定的，增多发射体数量无助于提升发射电流强度及电流密度；将发射体密排于耗尽薄层中的小部分区域，将导致供应电子分配不均匀，发射电流不一致，不利于发射总电流强度及电流密度的提升；同时增大耗尽薄层面积和相邻发射体本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种提升供应电流的电子源结构，其特征在于：包括衬底(5)、多个凸起结构(2)、多个发射体(1)、绝缘层(3)和控制电极(4)；所述衬底(5)和凸起结构(2)均为P型掺杂半导体材料；所述衬底(5)、所述凸起结构(2)和所述发射体(1)由下往上依次叠放；所述凸起结构(2)的侧表面面积大于相邻所述发射体(1)水平间距平方的十分之一；所述绝缘层(3)厚度均匀且沿所述凸起结构(2)和所述衬底(5)的表面贴合覆盖，所述控制电极(4)覆盖所述绝缘层(3)的外表面；所述绝缘层(3)与所述控制电极(4)开设有多个存在空间重叠区域的微孔(6)，所述发射体(1)容纳置于所述微孔(6)中；所述控制电极(4)...

【技术特征摘要】

1.一种提升供应电流的电子源结构，其特征在于：包括衬底(5)、多个凸起结构(2)、多个发射体(1)、绝缘层(3)和控制电极(4)；所述衬底(5)和凸起结构(2)均为p型掺杂半导体材料；所述衬底(5)、所述凸起结构(2)和所述发射体(1)由下往上依次叠放；所述凸起结构(2)的侧表面面积大于相邻所述发射体(1)水平间距平方的十分之一；所述绝缘层(3)厚度均匀且沿所述凸起结构(2)和所述衬底(5)的表面贴合覆盖，所述控制电极(4)覆盖所述绝缘层(3)的外表面；所述绝缘层(3)与所述控制电极(4)开设有多个存在空间重叠区域的微孔(6)，所述发射体(1)容纳置于所述微孔(6)中；所述控制电极(4)相对所述凸起结构(2)和所述衬底(5)处于高电位，诱导被所述控制电极(4)覆盖的p型半导体表面形成电子反型层和载流子耗尽层。

2.根据权利要求1所述的一种提升供应电流的电子源结构，其特征在于：所述凸起结构(2)为高径比大于5的圆柱、棱柱、圆台、棱台或不规则凸起形状。

3.根据权利要求1所述的一种提升供应电流的电子源结构，其特征在于：所述发射体(1)为微尖锥、纳米线、纳米管、纳米颗粒、二维薄膜的其中一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种提升供应电流的电子源结构，其特征在于：组成所述衬底(5)和凸起结构(2)的材料为p型掺杂的单质硅、单质锗、砷化镓、氮化镓、碳化硅、磷化铟、氧化镓、氧化锌、金刚石的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种提升供应电流的电子源结构，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄一峰，陈阳，佘峻聪，陈军，邓少芝，许宁生，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：