本发明专利技术公开一种基于纳米孔的电子束场发射装置，包括：固定层结构，固定层结构的中心位置处设有沿上下方向贯通的通孔，固定层结构的上表面设有覆盖在通孔上方的石墨烯层；纳米孔层结构，纳米孔层结构的中心位置处设有沿上下方向贯通的纳米孔，且纳米孔层结构的下表面上设有用于与固定层结构的上表面连接的第一键合金属层；和场发射层结构，场发射层结构上表面的中心位置处设有电场负极金属板，场发射层结构下表面的中心位置处设有相互配合的场发射栅极正极和场发射栅极负极，场发射层结构的下表面外沿设有用于与纳米孔层结构的上表面连接的第二键合金属层。根据本发明专利技术的实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置，石墨烯层可减小电子碰撞率，进而提高电子的穿透率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微电子加工
，具体而言，涉及ー种基于纳米孔的电子束场发射装置。
技术介绍
采用各种粒子束(包括光子、离子、电子、原子)进行材料的加工或图形化是现代微纳米加工的基本思路。目前集成电路技术已经进入纳米领域，32nmエ艺技术已经在实际中得到广泛的应用，在传统光刻、电子束加工等领域赶超世界先进技术视乎越来越困难。传统紫外线光学光刻由于其性能稳定、技术成熟、成本低的特点，一直是加工技术的主流，但当 进入深纳米级后，由于固有的波长衍射极限的限制，已达到其光刻能力的极限。虽然通过波前工程、浸没式、两次曝光等技术方法，使其光刻能力有一定程度的提升，但面对的问题终将不可避免，极紫外光刻最終会取代这ー技木。由于极紫外光刻系统中需要引进一系列新技木，包括光源、光学系统、掩膜、材料等，使设备的拥有成本将非常高，很难得到大規模的应用，这也是该技术不断推迟的原因。电子束曝光一直是纳米加工的重要技术手段，通常采用的是直写电子束曝光方式，因此很难大規模批量或生产中得到应用。
技术实现思路
本专利技术g在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。有鉴于此，本专利技术需要提供一种基于纳米孔的电子束场发射装置，所述电子束场发射装置可以通过纳米孔而产生纳米孔径级的极细电子束。根据本专利技术的一种基于纳米孔的电子束场发射装置，包括固定层结构，所述固定层结构的中心位置处设有沿上下方向贯通的通孔，所述固定层结构的上表面设有覆盖在所述通孔上方的石墨烯层；纳米孔层结构，所述纳米孔层结构的中心位置处设有沿上下方向贯通的纳米孔，且所述纳米孔层结构的下表面上设有用干与所述固定层结构的上表面连接的第一键合金属层；和场发射层结构，所述场发射层结构上表面的中心位置处设有电场负极金属板，所述场发射层结构下表面的中心位置处设有相互配合的场发射栅极正极和场发射栅极负极，所述场发射层结构的下表面外沿设有用干与所述纳米孔层结构的上表面连接的第二键合金属层。根据本专利技术的实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置，采用整体键合结构设计，场发射层结构上设有场发射栅正极、场发射栅负极及电场负极金属板，固定层结构层上具有石墨烯层，场发射层结构、纳米孔层结构及固定层结构通过第一键合金属层和第二键合金属层牢固粘结，使整个装置结构简单紧凑，易于高密度集成，采用的纳米孔可有效将电子约束至纳米孔径大小，所采用的石墨烯层不但实现了键合后的空间为真空腔，而且碳单原子厚度的石墨烯层可减小电子碰撞率，进而提高电子的穿透率。根据本专利技术的一个实施例，所述场发射层结构的上表面设有与所述电场负极金属板连接的电场负极焊盘、与所述场发射栅极正极连接的场发射正极焊盘和与所述场发射栅极负极连接的场发射负极焊盘。根据本专利技术的一个实施例，所述场发射层结构的上表面上还具有电场正极焊盘，所述电场正极焊盘与所述石墨烯层连接。根据本专利技术的一个实施例，所述场发射层结构和纳米孔层结构上分別设有贯通所述场发射层结构和纳米孔层结构且供将所述电场正极焊盘与所述石墨烯层连接正极连线通过的电场正极连线孔。根据本专利技术的一个实施例，所述场发射层结构具有分别贯通所述场发射层结构的第一引线孔和第二引线孔，所述场发射正极焊盘通过穿过所述第一引线孔的引线与所述场发射栅极正极连接，所述场发射负极焊盘通过穿过所述第二引线孔的引线与所述场发射栅极负极连接。根据本专利技术的一个实施例，所述场发射栅极正极和所述场发射栅极负极均为梳状，所述场发射栅极正极的每个齿插入到所述场发射栅极负极的相邻两个齿之间，所述场发射层结构的下表面上设有与所述场发射栅极正极相连的场发射栅极正极引线区和与所述场发射栅极负极相连的场发射栅极负极引线区。根据本专利技术的一个实施例，所述场发射栅极正极和所述场发射栅极负极的下表面上具有碳纳米管涂层。根据本专利技术的一个实施例，所述纳米孔为倒锥形孔。根据本专利技术的一个实施例，所述石墨烯层的形状为矩形，且所述石墨烯层的大小与所述纳米孔下端的尺寸相同。 根据本专利技术的一个实施例，所述石墨烯层的厚度与所述第二键合金属层的厚度相坐寸ο本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I显示了根据本专利技术实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置的整体结构示意图；图2显示了根据本专利技术实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置的场发射层结构的立体结构示意图；图3显示了根据本专利技术实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置的场发射层结构的俯视不意图；图4显示了根据本专利技术实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置的场发射结构层的仰视示意图；图5显示了根据本专利技术的实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置的场发射结构层沿图3A-A剖线截面图；图6显示了根据本专利技术的实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置的为纳米孔层结构的立体结构示意图；图7显示了根 据本专利技术的实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置的纳米孔层结构的俯视示意图；图8显示了根据本专利技术的实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置的纳米孔层结构沿图7B-B剖线截面图；图9显示了根据本专利技术的实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置的固定结构层立体结构示意图；图10显示了根据本专利技术的实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置的固定层结构的俯视不意图；图11显示了根据本专利技术的实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置的固定层结构沿图10的C-C剖线截面图；和图12显示了根据本专利技术的实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置的扩展示意图。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过參考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图I所示，根据本专利技术的实施例的基于纳米孔的电子束场发射装置100，包括固定层结构10、纳米孔层结构20和场发射层结构30。具体而言，參见图9-11，固定层结构10的中心位置处设有沿上下方向贯通的通孔11，固定层结构10的上表面设有覆盖在通孔11上方的石墨烯层12。例如，石墨烯层12只覆盖在通孔11的上方，固定层结构10的周边并未覆盖有石墨烯层12。參见图6-8，纳米孔层结构20的中心位置处设有沿上下方向贯通的纳米孔2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于纳米孔的电子束场发射装置，其特征在于，包括 固定层结构，所述固定层结构的中心位置处设有沿上下方向贯通的通孔，所述固定层结构的上表面设有覆盖在所述通孔上方的石墨烯层； 纳米孔层结构，所述纳米孔层结构的中心位置处设有沿上下方向贯通的纳米孔，且所述纳米孔层结构的下表面上设有用于与所述固定层结构的上表面连接的第一键合金属层；和 场发射层结构，所述场发射层结构上表面的中心位置处设有电场负极金属板，所述场发射层结构下表面的中心位置处设有相互配合的场发射栅极正极和场发射栅极负极，所述场发射层结构的下表面外沿设有用于与所述纳米孔层结构的上表面连接的第二键合金属层。2.根据权利要求I所述的基于纳米孔的电子束场发射装置，其特征在于，所述场发射层结构的上表面设有与所述电场负极金属板连接的电场负极焊盘、与所述场发射栅极正极连接的场发射正极焊盘和与所述场发射栅极负极连接的场发射负极焊盘。3.根据权利要求2所述的基于纳米孔的电子束场发射装置，其特征在于，所述场发射层结构的上表面上还具有电场正极焊盘，所述电场正极焊盘与所述石墨烯层连接。4.根据权利要求3所述的基于纳米孔的电子束场发射装置，其特征在于，所述场发射层结构和纳米孔层结构上分别设有贯通所述场发射层结构和纳米孔层结构且供将所述电场正极焊盘与所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽文，李孟委，杜康，邓涛，赵承旭，
申请(专利权)人：清华大学，中北大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。