[发明专利]一种可寻址的纳米冷阴极电子源阵列及其制作方法

权利要求书

1.一种可寻址的纳米冷阴极电子源阵列，其特征在于，包括：

衬底(1)；

制作在所述衬底(1)顶部且平行排布的底部阴极电极条(2)；

覆盖所述底部阴极电极条(2)的第一绝缘层(3)，所述第一绝缘层(3)开设有使所述底部阴极电极条(2)裸露的第一刻蚀通孔(10)；

制作在所述第一绝缘层(3)顶部且平行排布的底部栅极电极条(4)，所述底部阴极电极条(2)与所述底部栅极电极条(4)垂直排布；

覆盖所述底部栅极电极条(4)的第二绝缘层(5)，所述第二绝缘层(5)开设有所述第一刻蚀通孔(10)和使所述底部栅极电极条(4)裸露的第二刻蚀通孔(11)；制作在所述第二绝缘层(5)顶部的顶部阴极电极(6)，所述顶部阴极电极(6)通过所述第一刻蚀通孔(10)与所述底部阴极电极条(2)相连；

制作在所述第二绝缘层(5)顶部的顶部栅极电极(7)，所述顶部栅极电极(7)环绕所述顶部阴极电极(6)设置，所述顶部栅极电极(7)通过所述第二刻蚀通孔(11)与所述底部栅极电极条(4)相连；

制作在所述顶部阴极电极(6)顶部的纳米冷阴极(9)。

2.根据权利要求1所述的可寻址的纳米冷阴极电子源阵列，其特征在于，还包括制作在所述第二绝缘层(5)顶部的聚焦电极(12)，所述聚焦电极(12)环绕所述顶部栅极电极(7)设置。

3.根据权利要求2所述的可寻址的纳米冷阴极电子源阵列，其特征在于，所述底部阴极电极条(2)、底部栅极电极条(4)、顶部阴极电极(6)、顶部栅极电极(7)和聚焦电极(12)由具备导电性能且可进行微加工的材料制成。

4.根据权利要求1所述的可寻址的纳米冷阴极电子源阵列，其特征在于，所述纳米冷阴极(9)的形状为对称图形。

5.根据权利要求1所述的可寻址的纳米冷阴极电子源阵列，其特征在于，所述顶部栅极电极(7)的形状为对称的环形图形。

6.根据权利要求1所述的可寻址的纳米冷阴极电子源阵列，其特征在于，所述纳米冷阴极(9)由一维纳米材料ZnO、CuO、WO_X或二维纳米材料金刚石薄膜制成。

7.一种可寻址的纳米冷阴极电子源阵列的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：清洁衬底(1)；

S2：在所述衬底(1)上制作平行排布的底部阴极电极条(2)；

S3：在所述底部阴极电极条(2)上覆盖第一绝缘层(3)；

S4：在所述第一绝缘层(3)顶部制作平行排布的底部栅极电极条(4)，使所述底部栅极电极条(4)与所述底部阴极电极条(2)垂直分布；

S5：在所述底部栅极电极条(4)上覆盖第二绝缘层(5)；

S6：在所述第二绝缘层(5)刻蚀出第二刻蚀通孔(11)，使所述底部栅极电极条(4)裸露；在所述第一绝缘层(3)和第二绝缘层(5)刻蚀出第一刻蚀通孔(10)，使所述底部阴极电极条(2)裸露；

S7：在所述第二绝缘层(5)顶部制作顶部阴极电极(6)和顶部栅极电极(7)，使顶部阴极电极(6)通过第一刻蚀通孔(10)与底部阴极电极条(2)相连、顶部栅极电极(7)通过第二刻蚀通孔(11)与底部栅极电极条(4)相连；

S8：在所述顶部阴极电极(6)上制作冷阴极预生长薄膜(8)；

S9：在所述冷阴极预生长薄膜(8)上反应生长，得到纳米冷阴极(9)。

8.根据权利要求7所述的可寻址的纳米冷阴极电子源阵列的制作方法，其特征在于，步骤S7中，可在所述第二绝缘层(5)顶部围绕所述顶部栅极电极(7)设置聚焦电极(12)。

9.根据权利要求7所述的可寻址的纳米冷阴极电子源阵列的制作方法，其特征在于，步骤S9中，所述冷阴极预生长薄膜(8)的材料可以是Cu、Zn、Fe、W或可氧化的金属材料中的一种或多种，并通过热氧化的方式获得纳米冷阴极(9)。

10.根据权利要求7所述的可寻址的纳米冷阴极电子源阵列的制作方法，其特征在于，步骤S9中，所述冷阴极预生长薄膜(8)为催化剂薄膜，并通过催化反应获得纳米冷阴极(9)。