电子源应用北京大学取得一种片上微型电子源及其制造方法专利，显著提高了片上电子源的散热能力|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

北京大学取得一种片上微型电子源及其制造方法专利，显著提高了片上电子源的散热能力

金融界2024年2月10日消息，据国家知识产权局公告，北京大学取得一项名为“一种片上微型电子源及其制造方法“，授权公告号CN109285740B，申请日期为2018年11月。

专利摘要显示，本申请公开了一种片上微型电子源及其制造方法。该片上微型电子源中设置有导热层，并且同一电极对中的至少一个电极通过绝缘层的通孔与导热层连接，如此，该片上微型电子源产生的热量可以通过该电极和导热层散发出去，从而显著提高了片上电子源的散热能力，因而，该片上微型电子源能够将多个单电子源集成在同一衬底上，形成集成度较高的电子源集成阵列，从而使该片上电子源具有较大的整体发射电流，进而使其满足较多的应用需求。例如，本申请提供的片上微型电子源可以广泛地应用于涉及电子源的各种电子器件，例如X射线管、微波管、平板显示器等。

本文源自金融界

浅谈透射电子显微学—电子源

用来“照射”样品的可靠电子源是TEM最重要的部分之一。所幸的是，电子源种类很丰富，但要从昂贵的显微镜中获得最好的图像和其他信号，就需要最好的可用电子源。这对电子束的要求非常严格，目前只有两种电子源满足要求：热电子发射和场发射电子源。热电子发射电子源用的是钨灯丝或六硼化镧晶体，场发射电子源用的是很细的针状钨丝。

电子源对显微镜的性能起着非常关键的作用，随着科学技术的快速发展，显微镜的某些操作可以完全由计算机控制，操作员只需按下“开始”键就可以了，这种显微镜的智能化发展在场发射源中尤为突出。由于场发射源既精密又昂贵，最好用计算机控制。但大多数TEM仍广泛使用热电子源，热电子源需要操作者进行部分手动控制，这种情况下，就需要了解电子源的工作原理和操作原理。

不同类型电子源的物理机制

在TEM中的两种电子源：第一种热电子源，顾名思义，电子源被加热是产生电子，第二种是场发射电子源，是在它和阳极之间加一个大电势是产生电子。

肖特基电子源这是热和场发射电子源的结合。电子源是电子枪的组成部分吗，从物理学角度了解电子源的工作细节是非常有趣的，关于新电子源的制备和电子源的改进也有很多研究，碳纳米管已崭露头角。

从实际应用角度讲，不需要掌握太多的物理知识，可以通过两个简单的方程简要地总结一下。在阅读电子源相关的内容时，请记住以下两点：

1. 电子显微镜用的是热电子或场发射电子源，且两者不能互换。

2. 场发射电子源产生的是单色性更好的电子：热电子源的单色性稍差一些，即产生“更白”的电子。

这有点类似X射线或可见光。电子的“颜色”依赖于能量发散度。并非总是需要单色性好的电子，而且场发射TEM的费用是传统热电子型显微镜费用的两倍。

热发射

把任何一种材料加热到足够高的温度，电子都会获得足够的能量以克服阻止他们离开的表面势垒。这个势垒称为“功函数”（Φ），大小约为几个电子伏。

热电子发射机制可以用Richardson定律表述，该定律将发射源的电流密度J与工作温度T联系起来

式中k是玻尔兹曼常量；A是Richardson常数，A具体数值取决于电子源的材料。从这个方程式可以看出，把电子源加热到温度T，是电子获得大于Φ的能量并从电子源中逃逸出来，从而形成电子束。不幸的是，大多数材料在注入几eV的热能时就会融化或蒸发。因此，唯一可用的热电子源材料要么是难熔材料，要么是Φ异常小的材料。最初的几十年里TEM一些SEM中仍在应用）中用的是钨，其熔点为3660k现代TEM中用的位移热电子源是Φ很小的六硼化镧。表1.1给出了钨和LaB6的Jc、T和Φ的相对值。

表1.1 主要电子源的特性：

场发射

场发射电子源，通常叫做FEG，其工作原理和热电子源有着本质区别，场发射的基本原理是：电场强度E在尖端急剧增加，这是因为如果把电压V加到半径为r的（球形）尖端，则：

我们称细针为“针尖”（tips）。原子探针场离子显微镜（APFIM）技术是材料表征中另一种比价成熟的实验手段。APFIM用非常细的针装样品，因此有许多可用的专门加工出半径小于0.1μm的针尖。

场发射要求针尖表面必须干净，即表面没有污染和氧化，这可以在超高真空条件下实现。这种情况下钨工作温度为外界环境温度，这个过程叫做“冷”场发射。另外，也可以在真空度较低的环境中加热针尖，同事保持干净的针尖表面。由于电子发射中热能起很大作用，事实上电子不是隧穿过势垒的。对于这种“热”场发射，将表面用ZrO2处理，可以改善发射特性，特别是源的稳定性。