技术摘要：
本申请公开了一种晶圆级片上微型热电子源的制备方法，在该方法中，衬底被分为器件区和对准区。其中，在器件区内铺设碳纳米管，并在器件区内铺设碳纳米管，制备第二电极对阵列，其中所述第二电极对阵列用于固定所述碳纳米管并给所述碳纳米管提供电压，除去预设范围外的 全部
背景技术：
电子源是一种能够提供真空中自由电子束的基本电子器件，是诸多真空电子器件 和电子设备(如X射线管、微波管、阴极射线管等)的关键元件，广泛应用于X射线设备、杀菌 消毒设备、真空测量和检漏设备、离子电推进设备、电子束检测和成像设备、质谱仪、高功率 微波源、电真空器件等重要领域。但也面临体积大、功耗高等一系列问题，解决这些问题的 方案之一是将这些器件微型化。 本申请申请人最近发明了一种基于碳纳米管的热发射片上微型电子源(中国专利 申请号：2019109875035，Nanoscale ,2017 ,9 ,17814-17820，IEEE Transactions on Electron Devices,vol.66,no.2,pp.1069-1074,Feb.2019)。该电子源是基于碳纳米管的 片上微型电子源，包括一衬底，在衬底表面具有第一电极、第二电极和碳纳米管，其中所述 碳纳米管悬浮在第二电极之间并连接第二电极。在工作时，所述第一电极和所述第二电极 给所述碳纳米管施加电压，加热所述碳纳米管进而能够在碳纳米管表面有效地发射出电 子。 这种片上微型热电子源具有制备工艺简单、发射电流大、真空度要求低、功耗低、 成本低、携带方便等优点，比较适合晶圆级的制备。但也在制备过程中，发现其存在一些问 题：例如在传统工艺中，在铺设完成所述碳纳米管后，先直接把预设范围外的所述碳纳米管 刻蚀掉，然后再形成所述第二电极。但是所述碳纳米管往往不能很好地黏附在所述衬底上， 这样在刻蚀完成后，会导致预设范围内的所述碳纳米管容易移动，使得所述第二电极压不 到碳管或者只能压住部分碳管，导致失败率过高。
技术实现要素：
有鉴于此，本申请提供了一种晶圆级片上微型热电子源的制备方法，以解决这些 问题，方案如下： 一种晶圆级片上微型热电子源的制备方法，包括衬底，所述衬底为晶圆级衬底，所 述衬底上设有对准区和器件区，所述对准区设于器件区的两端，其特征在于： 在所述器件区内铺设碳纳米管； 在所述器件区内制备第二电极对阵列，所述第二电极对阵列用于固定所述碳纳米 管； 除去预设范围外的碳纳米管，所述预设范围是指所述碳纳米管出射电子的区域； 在所述器件区内制备第一电极对阵列，所述第一电极对阵列与所述第二电极对阵 列对应设置并与所述第二电极对阵列相连； 在所述碳纳米管相对区域的所述衬底上制备沟槽，所述碳纳米管悬浮于所述沟槽 3 CN 111613499 A 说 明 书 2/5 页 上。 优选的，所述衬底经过丙酮、异丙醇和去离子水中的一种或多种溶剂的清洗，以除 去黏附在所述衬底上的杂质和污染物。 优选的，在所述衬底器件区的所述预设范围附近设有至少两组标志，所述标志用 于铺设所述碳纳米管，使得所述标志之间的所述碳纳米管铺设密致均匀。 优选的，所述碳纳米管铺设完成后，在所述衬底上依次滴上水和酒精，以使得所述 碳纳米管和所述衬底黏附的更牢。 优选的，所述第二电极对阵列间隔设置，其中所述每个第二电极对阵列中至少包 含两个第二电极，多个所述第二电极间隔平行设置，且所述多个第二电极均压在所述碳纳 米管上，以固定所述碳纳米管。 优选的，所述沟槽设于所述第二电极之间，所述碳纳米管悬浮于所述第二电极之 间。 优选的，所述衬底为绝缘衬底，或表面覆盖有绝缘导热薄膜的半导体衬底； 当所述衬底为绝缘衬底时，所述衬底是氮化铝衬底、氮化硅衬底、氧化铍衬底、碳 化硅衬底、氮化硼衬底、以及金刚石衬底中的任一种； 当所述衬底为所述表面覆盖有绝缘导热薄膜的半导体衬底时，所述绝缘导热薄膜 为氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、碳化硅薄膜、氮化铝薄膜和金刚石薄膜中的任一种。 优选的，所述第一电极对阵列和所述第二电极对阵列有部分重叠接触，以形成良 好的欧姆接触。 优选的，所述第二电极对阵列的组成材料为金属，所述第一电极对阵列的组成材 料为金属、石墨烯和碳纳米管中的一种或多种。 本申请中，衬底被分为器件区和对准区。其中，在器件区内铺设碳纳米管，并在器 件区内铺设碳纳米管，制备第二电极对阵列，其中所述第二电极对阵列用于固定所述碳纳 米管并给所述碳纳米管提供电压，除去预设范围外的碳纳米管，在器件区内制备第一电极 对阵列，其中所述第一电极对阵列与所述第二电极对阵列对应设置并连接所述第二电极对 阵列，最后在所述碳纳米管相对区域的所述衬底上制备沟槽，其中所述碳纳米管悬浮于所 述沟槽上。通过应用本申请的技术方案，可以实现一种晶圆级片上微型热电子源的制备方 法，解决了相关技术中存在的制备电子源失败率过高的问题。 附图说明 为了使本申请的技术方案能够更加明白易懂，下面通过附图和实施例对本申请的
