一种片上微型电子源及其制造方法与流程

本申请涉及电子科学与技术领域，尤其涉及一种片上微型电子源及其制造方法。

背景技术：

真空电子器件(如x射线管、微波管、阴极射线管等)广泛应用于航空航天、医疗健康和科学研究等重要领域，但仍面临体积大、功耗高和难集成等问题，解决这些问题的一个方案是实现微型化的片上真空电子器件。电子源是所有真空电子器件必不可少的关键元件，为后者提供其工作所必须的自由电子束。当前，电子源的微型化和片上化是限制真空电子器件微型化和片上化的主要瓶颈之一，因此，高性能的片上微型电子源是真空电子学领域急需的一种电子元器件。

片上微型电子源的研究始于1960年代，目前已有多种片上微型电子源。然而，现有的片上微型电子源的整体发射电流较小，很难满足较多的应用需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供了一种片上微型电子源及其制造方法，以提高片上微型电子源的整体发射电流，进而满足较多的应用需求。

为了解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：

一种片上微型电子源，包括：

导热层，

位于所述导热层上面的绝缘层，所述绝缘层由阻变材料制成，所述绝缘层中设置有至少一个通孔；

以及，位于所述绝缘层上面的至少一个电极对，所述电极对中的至少一个电极通过所述通孔与所述导热层接触连接；

其中，所述电极对的两电极之间存在间隙；

所述间隙下面的绝缘层区域内形成有遂穿结。

可选地，所述间隙的宽度小于或者等于10微米。

可选地，所述片上微型电子源还包括：

引出电极，所述引出电极包括引出电极层和位于所述引出电极层一侧的绝缘支撑结构；所述引出电极层上设置有至少一个孔洞；

所述绝缘支撑结构位于所述电极对和所述引出电极层之间，以使所述引出电极层悬于所述电极对的上方。

可选地，所述片上微型电子源还包括：

位于所述导热层下方的热沉，所述导热层与所述热沉贴合。

可选地，所述绝缘层选自下列材料中的一种或多种：氧化硅、氧化钽、氧化铪、氧化钨、氧化锌、氧化镁、氧化锆、氧化钛、氧化铝、氧化镍、氧化锗、金刚石和无定形碳。

可选地，所述电极对中的电极材料选自下列材料中的一种或多种：金属、石墨烯和碳纳米管。

可选地，所述导热层选自下列材料中的一种或多种：金属、金刚石、重掺杂半导体。

可选地，所述导热层为衬底或为设置于所述衬底上方的材料层。

一种片上微型电子源的制造方法，包括：

提供导热层；

在所述导热层上形成由阻变材料制成的绝缘层，所述绝缘层上设置有至少一个通孔；

形成覆盖部分所述绝缘层表面的至少一个电极对；所述电极对中的两电极之间存在间隙，所述电极对中的至少一个电极通过所述通孔与所述导热层接触连接；

控制所述间隙下方的绝缘层被软击穿并呈现阻变特性，以在所述间隙下方的绝缘层区域内形成遂穿结。

可选地，所述方法还包括：

制备引出电极，所述引出电极包括引出电极层和位于所述引出电极层一侧的绝缘支撑结构；所述引出电极层上设置有至少一个孔洞；

所述控制所述间隙下方的绝缘层被软击穿并呈现阻变特性，以在所述间隙下方的绝缘层区域内形成遂穿结之前或之后，还包括：

连接所述绝缘支撑结构和所述电极对，和/或，连接所述绝缘支撑结构和所述绝缘层，以使所述引出电极层悬于所述电极对的上方。

可选地，所述方法还包括：

在所述导热层的下方形成热沉，所述热沉与所述导热层接触。

相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：

基于以上技术方案可知，本申请提供的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。

附图说明

图1是本申请实施例一提供的一种片上微型电子源的立体结构示意图；

图2是本申请实施例一提供的片上微型电子源沿图1中a-a’虚线的剖面结构示意图；

图3是本申请实施例一提供的片上微型电子源的结构原理示意图；

图4是本申请实施例提供的片上微型电子源中的遂穿结能带结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种片上微型电子源制造方法的流程示意图；

图6(1)至图6(4)是本申请实施例一提供的一种片上微型电子源制造方法一系列制程对应的剖面结构示意图；

图7是本申请实施例二提供的一种片上微型电子源的立体结构示意图；

图8是本申请实施例二提供的片上微型电子源沿图7中b-b’虚线的剖面结构示意图；

图9是本申请实施例二提供的一种片上微型电子源制造方法的流程示意图；

图10(1)至图10(4)是本申请实施例二提供的一种片上微型电子源制造方法一系列制程对应的剖面结构示意图；

图11是本申请实施例三提供的另一种片上微型电子源的立体结构示意图；

图12是本申请实施例三提供的片上微型电子源沿图11中c-c’虚线的剖面结构示意图；

图13是本申请实施例三提供的另一种片上微型电子源制造方法的流程示意图；

图14是本申请实施例三提供的引出电极对应的剖面结构示意图；

图15是本申请实施例四提供的另一种片上微型电子源的立体结构示意图；

图16是本申请实施例四提供的片上微型电子源沿图15中d-d’虚线的剖面结构示意图；

图17是本申请实施例四提供的另一种片上微型电子源制造方法的流程示意图。

具体实施方式

片上微型电子源的研究始于1960年代，目前已有多种片上电子源，例如：基于微尖结构的场发射片上电子源、基于金属(m)-绝缘体(i)-金属(m)隧穿结的隧穿电子源、负电子亲和势片上电子源、片上微型热发射电子源等等。

其中，场发射片上电子源的主要问题是工作电压高、稳定工作要求超高真空、阵列均一性差等。mim隧穿电子源和负电子亲和势电子源的主要问题是电子发射效率低、发射电流密度小。微型片上热发射电子源的主要问题除了发射效率低和发射电流密度小之外，还存在局部温度高、功耗大等问题。

为了解决上述片上电子源存在的问题，作为本申请的一实施例，本申请实施例提供了一种基于阻变材料的表面隧穿电子源，该表面隧穿电子源是一种平面多区结构的表面隧穿微型电子源。其具体包括一衬底，在衬底表面形成有相连的两个导电区域和一个绝缘区域，其中，绝缘区域位于两个导电区域之间并与两个导电区域相连，从而形成有隧穿结。该表面隧穿电子源还包括一个电极对，通过电极对给表面隧穿电子源施加电压，能够使电子从隧穿结中电势低的导电区域隧穿通过绝缘区域进入电势高的导电区域，并从电势高的导电区域靠近绝缘区域的边界处发射到真空。

相较于传统多层mim结构的垂直隧穿电子源，表面隧穿电子源的电子在发射时无需穿过多个材料层，具有更高的发射效率。

对于表面遂穿电子源来说，为了满足实际应用对发射电流的需求(一般毫安以上)，需要在同一个衬底表面进行表面隧穿电子源的阵列集成，以提高整体发射电流。但是，由于表面隧穿电子源在工作时，位于衬底表面上的部件会产生热量，而衬底的导热能力较差，如果集成阵列数过多，热量会在衬底表面迅速累积导致器件的温度急剧升高，并最终导致器件失效。而要保证器件正常的功能，就需要限制阵列集成的数目不能超过100，因而严重限制了整体发射电流的大小。

为了提高表面遂穿电子源的散热性能，进而提高整体发射电流，作为本申请的另一实施例，本申请提供了一种片上微型电子源，其包括导热层，位于导热层上面的绝缘层，绝缘层由阻变材料制成，绝缘层中设置有至少一个通孔；以及，位于绝缘层上面的至少一个电极对；电极对中的至少一个电极通过通孔与导热层接触连接；其中，电极对的两电极之间存在间隙。如此，在该片上微型电子源中，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。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。

需要说明的是，本申请实施例中片上微型电子源上设置的隧穿结可以为一个或多个。下面首先介绍只设置有一个隧穿结的片上微型电子源的一种实现方式。

实施例一

参见图1和图2，图1为本申请实施例一提供的一种片上微型电子源的立体结构示意图，图2为该片上微型电子源沿图1中a-a’虚线的剖面结构示意图。

一种片上微型电子源，包括:

导热层10；

位于导热层10上面的绝缘层11，其中，绝缘层11由阻变材料制成，其上设置有通孔111；

位于绝缘层11上面的电极对，该电极对包括第一电极121以及第二电极122，第二电极122通过通孔111与导热层10接触连接；

其中，第一电极121和第二电极122存在间隙13；间隙13下方的绝缘层11内形成有隧穿结14。

为了清楚地理解本申请的技术方案，图3示出了本申请实施例提供的片上微型电子源的原理结构图。如图3所示，在第一电极121和第二电极122之间的间隙13下方的绝缘层11被软击穿，如此，在该绝缘层区域内形成有横穿整个间隙13下方的绝缘层11的导电细丝，使得该绝缘层区域由绝缘态转变到导电态，然后又经历低阻态到高阻态的转变后，导电细丝断裂，在间隙13下方的绝缘层区域内形成如图3所示的遂穿结14，该遂穿结14自第一电极121到第二电极122，依次包括连接的第一导电区域141、绝缘区域142和第二导电区域143。

形成于该间隙13下方的绝缘层11区域内的遂穿结的能带图如图4所示。如此，当在第一电极121和第二电极122上施加上电压后，电子从电势低的第一导电区域141隧穿到绝缘区域142，并在绝缘区域142加速获得越过真空能级的能量，在到达电势高的第二导电区域143后发射出来。

需要说明，在本申请实施例中，“上面”表示相邻两层接触。

此外，导热层10可以为具有导热性能的衬底，也可以为设置在衬底之上的导热材料层。当导热层10为设置在衬底之上的导热材料层时，对该衬底的导热性能不做限定。也就是说，该衬底可以具有良好的导热性能，也可以不具有良好的导热性能。

在本申请实施例中，导热层10以具有导热性能的衬底为例进行说明。

作为一示例，用于形成导热层10的材料可以选择下列材料中的一种或多种：金属、金刚石、重掺杂半导体。

为了方便给本申请实施例提供的片上微型电子源工作时提供电信号，作为一示例，用于形成导热层10的材料可以为具有良好导电性能的材料。作为示例，该具有良好导电性能的材料例如可以为金属或重掺杂半导体。

在本申请实施例中，绝缘层11由阻变材料制成。所谓阻变材料是指最初是电学绝缘的材料，在对其施加电压进行软击穿，可以呈现阻变状态并具有电子发射能力，完成阻变材料的激活后，从电学绝缘材料转变成导电材料。

作为一示例，绝缘层11可以选自下列材料中的一种或多种：氧化硅、氧化钽、氧化铪、氧化钨、氧化锌、氧化镁、氧化锆、氧化钛、氧化铝、氧化镍、氧化锗、金刚石和无定形碳。上述材料在被软击穿后，均可以实现由低阻态到高阻态的转变并具有电子发射能力。

作为本申请的一示例，设置在绝缘层11上的通孔111可以根据工艺条件或实际需求设置成不同的形状，例如：矩形或圆形。在图1中示出通孔111的形状为矩形。

需要说明的是，第二电极122可以覆盖通孔111周围的绝缘层。

另外，第一电极121或第二电极122可以为制作电极的任意材料，作为示例，第一电极121或第二电极122可以选自下列材料中的一种或多种：金属、石墨烯和碳纳米管。

为了实现片上微型电子源的工作，在第一电极121和第二电极122之间施加电压。

另外，作为一示例，第一电极121和第二电极122之间的间隙13宽度可以小于或者等于10μm，较小的间隙13宽度有利于控制隧穿结14中形成较小宽度的绝缘区域，从而保证在施加大于导电区域表面势垒的电压后，能发生显著的电子隧穿和电子发射，且绝缘区域不被电压击穿。

以上为本申请实施例一提供的片上微型电子源的具体实现方式。在该具体实现方式中，设置有导热层10，并且第二电极122通过绝缘层11的通孔111与导热层10连接，如此，该片上微型电子源产生的热量可以通过第二电极122和导热层10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。

此外，在上述实施例一中，是以每个电极对的第二电极122通过通孔111与导热层10连接实现加速片上微型电子源的散热，实际上，当导热层10为由绝缘性能的材料制成时，第一电极121和第二电极122可以分别通过不同的通孔111与导热层10接触连接，从而达到进一步提高片上微型电子源的散热能力的效果。

基于上述实施例一提供的一种片上微型电子源的实现方式，相应的，本申请还提供了该片上微型电子源制造方法的具体实现方式。

请参见图5至图6(4)，图5是本申请实施例一提供的一种片上微型电子源制造方法的流程示意图；图6(1)至图6(4)是本申请实施例一提供的一种片上微型电子源制造方法一系列制程对应的剖面结构示意图。

实施例一提供的片上微型电子源的制造方法包括以下步骤：

s501：提供导热层10。

导热层10可以选择和上述图1提供的片上微型电子源相同的导热层10材料，为了简要起见，在此不再赘述。

执行完该步骤对应的剖面结构示意图如图6(1)所示。

s502：在导热层10上形成由阻变材料制成的绝缘层11。

该步骤可以具体为：利用本领域惯用的薄膜沉积工艺或者热氧化的工艺，在导热层10上形成一层绝缘层。

执行完该步骤对应的剖面结构示意图如图6(2)所示。

s503：在绝缘层11上形成通孔111。

通孔111可以利用干法刻蚀或湿法刻蚀的工艺形成。作为示例，干法刻蚀可以为反应气体刻蚀或等离子体刻蚀等。

当采用湿法刻蚀在绝缘层11形成通孔111时，该步骤可以具体为：在绝缘层11上旋涂电子束光刻胶，通过电子束曝光、显影定影、湿法刻蚀、去胶等工艺步骤，在绝缘层11上形成一个矩形的通孔111。

执行完该步骤对应的剖面结构示意图如图6(3)所示。

s504：形成覆盖部分绝缘层11表面的电极对，该电极对包括第一电极121以及第二电极122，第二电极122通过通孔111与导热层10接触连接，第一电极121和第二电极122之间存在间隙13。

作为一示例，该步骤可以具体为：利用本领域惯用的电极沉积工艺在绝缘层11以及通孔111内壁上沉积一层电极材料层，包括旋涂电子束光刻胶、电子束曝光、显影定影、金属薄膜沉积、溶脱剥离等工艺步骤，形成覆盖部分绝缘层11表面的第一电极121、覆盖通孔111内壁的第二电极122以及第一电极121和第二电极122之间的间隙13。

其中，第二电极122覆盖通孔111内壁后，该第二电极122可以通过通孔111接触连接至导热层10，从而可以显著提高片上微型电子源的散热能力。

需要说明，在本申请实施例中，第二电极122无需覆盖通孔111的全部内壁，仅覆盖其内壁的一部分即可。

执行完该步骤对应的剖面结构示意图如图6(4)所示。

s505：控制间隙13下方的绝缘层11被软击穿并呈现阻变特性，以在间隙13下方的绝缘层内形成隧穿结14。

本步骤可以具体为：在第一电极121和第二电极122上施加电压，并逐渐增大电压值，同时监测电流大小，并设置限制电流在某一电流值，例如100μa，当电流突然陡峭增加时停止电压增加，此时间隙13下方的绝缘层11被软击穿并呈现阻变特性。如此，在该绝缘层区域内形成有横穿整个间隙13下方的绝缘层11的导电细丝，使得该绝缘层区域由绝缘态转变到导电态，然后又经历低阻态到高阻态的转变后，导电细丝断裂，在间隙13下方的绝缘层区域内形成如图3所示的遂穿结14，该遂穿结14自第一电极121到第二电极122，依次包括连接的第一导电区域141、绝缘区域142和第二导电区域143。

需要说明，当导热层10具有导电性能时，因第二电极122与导热层10接触连接，因而第二电极122与导热层10电连接，在该情形下，该步骤也可以在第一电极121和导热层10上施加电压，实现间隙13下方的绝缘层11被软击穿并呈现阻变特性，以在间隙13下方的绝缘层内形成隧穿结14。

执行完该步骤对应的结构示意图如图1和图2所示。

以上为实施例一提供的片上微型电子源的制造方法的一种具体实现方式，

上述实施例示出了一种只包含一个隧穿结14的片上微型电子源及其制造方法，为了提高片上微型电子源的整体发射电流，还可以在片上微型电子源上设置有多个隧穿结对阵列，基于此，本申请提供了提高片上微型电子源整体发射电流的实施例，请参见实施例二。

实施例二

参见图7和图8，图7为本申请实施例二提供的一种片上微型电子源的立体结构示意图，图8为该片上微型电子源沿图7中b-b’的剖面结构示意图。

一种片上微型电子源，包括:

导热层70；

位于导热层70上面的绝缘层71，其中，绝缘层71由阻变材料制成，其上设置有多个通孔711；

位于绝缘层71上面的多个电极对，每个电极对包括第一电极721以及第二电极722，其中，每个第二电极722对应一个通孔711，每个第二电极722通过通孔与导热层70接触连接；多个第二电极722之间相互隔离；

其中，每对第一电极721和第二电极722之间均存在间隙73；

每个间隙73下方的绝缘层内均形成有隧穿结74。

需要说明，在本申请实施例中，形成于每个间隙73下方的绝缘层内的遂穿结74与上述实施例一中的遂穿结14结构相同，为了简要起见，在此不再赘述。

需要说明的是，导热层70和绝缘层71材料与实施例一中提供的导热层10和绝缘层11的材料相同，为简要起见，在此不再赘述。

在本申请实施例提供的片上微型电子源中，绝缘层71上的通孔711可以根据工艺条件或实际需求设置成不同的形状，例如：矩形或圆形。在该实施例中，将以绝缘层71上设置有圆形通孔711的片上微型电子源为示例进行描述。

作为示例，绝缘层71上设置有多个相互隔离的圆形通孔711。

需要说明，第一电极721可以为覆盖在绝缘层71上的连续电极层，每个第二电极722可以为覆盖圆形通孔711内壁的电极岛，且该电极岛与第一电极721之间存在电隔离。

作为一示例，第二电极722覆盖通孔711周围的绝缘层。

因通孔711的形状为圆形，所以，相应地，第一电极721与每个第二电极722之间的间隙可以为圆形间隙。因第二电极722为多个，所以，第一电极721与第二电极722之间可以形成包括多个电极对的电极对阵列，相应地，多个间隙73形成间隙阵列。

需要说明，在本申请实施例中，每个间隙73的宽度可以小于或者等于10μm。

另外，在该多个第二电极722中，每个电极通过绝缘层71中的圆形通孔711和导热层70连接，如此，片上微型电子源工作时产生的热量可以通过第二电极722和导热层70散发出去，从而极大的提高了片上微型电子源的散热能力，有利于在同一导热层70上多个片上微型电子源的集成。

需要说明，本申请实施例提供的片上微型电子源工作时，可以在第一电极721与每个第二电极722上均施加电压，从而使得电子能够从每个遂穿结内发射出去，从而形成较大的发射电流。

另外，当导热层70为具有导电性能的材料层时，因每个第二电极722均与导热层70接触连接，所以，作为本申请的另一示例，为了简化施加电压的过程，可以在第一电极721和导热层70上施加电压。因每个第二电极722均与导热层70接触连接，所以，施加在导热层70上的电信号会传输到每个第二电极722上，如此免去了需要在每个第二电极722上均施加电压的过程。

需要说明，在上述实施例中，是以所有电极对中的第一电极721为共用电极，换句话说，该第一电极721可以作为所有电极对的第一电极。实际上，作为本申请的另一实施例，每个电极对的第一电极可以相互独立。

以上为本申请实施例二提供的片上微型电子源的一种实现方式，在该实现方式中，该片上微型电子源内部形成有多个遂穿结，如此，电子可以从该多个遂穿结内发射出去，从而形成了较大的整体发射电流。

而且，每个第二电极722均与导热层70接触连接，所以，该片上微型电子源工作时产生的热量可以通过第二电极722和导热层70及时散发出去，从而极大的提高了片上微型电子源的散热能力。

以上为本申请实施例二提供的片上微型电子源的实现方式。基于实施例二提供的一种片上微型电子源的实现方式，相应的，本申请还提供了该片上微型电子源制造方法的具体实现方式。

请参见图9至图10(4)，图9是本申请实施例二提供的一种片上微型电子源制造方法的流程示意图；图10(1)至图10(4)是本申请实施例二提供的一种片上微型电子源制造方法一系列制程对应的剖面结构示意图。

实施例二提供的片上微型电子源的制造方法包括以下步骤：

s901：提供导热层70。

执行完该步骤对应的剖面结构示意图如图10(1)所示。

s902：在导热层70上形成由阻变材料制成的绝缘层71。

以导热层70为硅衬底作为示例说明s902的具体实现方式。

当导热层70为硅衬底时，该步骤可以具体为：将硅衬底放入反应管中，将反应管加热到800～1000℃，使硅衬底表面生成一层氧化硅层，以氧化硅层作为绝缘层71。

执行完该步骤对应的剖面结构示意图如图10(2)所示。

s903：在绝缘层71上形成多个通孔711。

该步骤形成通孔711的具体实现方式与上述实施例一中形成通孔111的具体实现方式可以相同，为了简要起见，在此不再详细描述。

执行完该步骤对应的剖面结构示意图如图10(3)所示。

s904：在绝缘层71上方形成第一电极721和多个第二电极722，其中，第一电极721和每个第二电极722之间均存在间隙73，且每个第二电极722通过通孔711与导热层70连接。

该步骤可以具体为，利用惯用的电极沉积工艺在绝缘层71以及通孔711内壁上沉积一层电极材料层，包括旋涂电子束光刻胶、电子束曝光、显影定影、金属薄膜沉积、溶脱剥离等工艺步骤，形成第一电极721和第二电极722。其中，第一电极721可以为覆盖在绝缘层71上方的电极层，每个第二电极722可以为覆盖一个通孔711以及其周围绝缘层71的电极层。

另外，在绝缘层71上形成的多个第二电极722中，每个电极通过绝缘层71上的圆形通孔711和导热层70连接，从而极大的提高了片上微型电子源的散热能力，有利于在同一导热层70上多个片上微型电子源的集成。

执行完该步骤对应的剖面结构示意图如图10(4)所示。

s905：控制所述间隙73阵列下方的绝缘层被软击穿并呈现阻变特性，以在所述间隙73下方的绝缘层内形成遂穿结74。

该步骤的具体实现方式与上述实施例一中s505的具体实现方式可以相同，为了简要起见，在此不再详细描述。

执行完该步骤对应的剖面结构示意图如图8所示。

以上为实施例二提供的片上微型电子源的制造方法的一种具体实现方式，

作为本申请的另一实施例，为了使片上微型电子源中的电子能够加速发射出来，还可以在片上微型电子源上设置有引出电极，基于此，本申请提供了片上微型电子源的另一种实现方式，请参见实施例三。

实施例三

需要说明，本申请实施例提供的片上微型电子源可以在上述实施例一或实施例二中的基础上进行改进得到，作为示例，本申请实施例是在实施例二的基础上进行改进得到。

参见图11和图12，图11为本申请实施例三提供的另一种片上微型电子源的立体结构示意图，图12为该片上微型电子源沿图11中c-c’的剖面结构示意图。

该实施例中提供的片上微型电子源除了包括实施例二中的所有部件外，还可以包括：

引出电极110；

其中，引出电极110包括：引出电极层1101和位于引出电极层1101一侧的绝缘支撑结构1102，引出电极层1101上设置有多个孔洞1103。

绝缘支撑结构1102位于电极对和引出电极层1101之间，以使引出电极110悬于电极对的上方。

以上为本申请实施例提供的片上微型电子源的具体结构。在具体结构中，在微型电子源工作时，向引出电极110上施加正电压，从而使得从遂穿结74发出的电子被引出电极110加速，并通过孔洞1103被引出到片上微型电子源的外部空间中。

需要说明，设置在引出电极层1101上的孔洞1103相当于电子的发射通道，所以，设置在引出电极层1101上的多个孔洞更有利于电子从片上微型电子源引出到外部空间。实际上，引出电极层1101上设置有一个孔洞1103的方案也在本申请的保护范围之列。

基于实施例三提供的片上微型电子源的另一种实现方式，相应的，本申请还提供了该片上微型电子源制造方法的具体实现方式。

请参见图13至图14，图13是本申请实施例三提供的另一种片上微型电子源制造方法的流程示意图；图14是本申请实施例三提供的引出电极对应的剖面结构示意图。

如图13所示，该片上微型电子源制造方法包括：

s1301～s1305与s501～s505相同，为了简要起见，在此不再详细描述。s1305执行完对应的剖面结构示意图如图8所示。

s1306：制备引出电极110。

其中，引出电极110包括引出电极层1101和位于引出电极层1101一侧的绝缘支撑结构1102，引出电极层1101上设置有至少一个孔洞1103。作为一示例，引出电极层1101上的孔洞1103可以设置多个。

需要说明的是，引出电极层1101上的孔洞1103可以根据工艺条件和需要设置成不同的形状，作为一具体示例，将孔洞1103设置成圆形。

作为一示例，为了使得电子更加快速地引出到外部空间，每个孔洞1103中心和一个圆形第二电极722的中心对齐，并使圆形孔洞1103的半径大于第二电极722的半径。

执行完该步骤对应的剖面结构示意图如图14所示。

s1307：连接绝缘支撑结构1102与第一电极721。

该步骤可以具体为：通过键合的方式使绝缘支撑结构1102与第一电极721连接在一起，该绝缘支撑结构1102位于第一电极721和引出电极层1101之间，以使引出电极层1101悬于第一电极721和第二电极722上方。

执行完该步骤对应的剖面结构示意图如图12所示。

需要说明，为了使得绝缘支撑结构1102与上述s1305之后形成的结构连接成整体结构，不限于上述示例的绝缘支撑结构1102与第一电极721相连，其还可以为绝缘支撑结构1102与第二电极722相连，或者绝缘支撑结构1102与绝缘层71相连接。

需要说明的是，本申请对s1301至s1305和s1306的顺序并不做限定。此外，本申请中，s1305可以在s1307之前或之后执行。

以上为实施例三提供的片上微型电子源的制造方法的一种具体实现方式。

作为本申请的另一种实现方式，为了能够极大的提高片上微型电子源的散热能力，还可以在导热层70的下方形成热沉，基于此，本申请提供了片上微型电子源的另一种实现方式，请参见实施例四。

实施例四

需要说明的是，实施例四提供的片上微型电子源可以在实施例一至实施例三中任一实施例提供的片上微型电子源的基础上进行改进得到。作为一示例，实施例四提供的片上微型电子源在实施例三提供的片上微型电子源的基础上进行改进。

参见图15和图16，图15为本申请实施例四提供的另一种片上微型电子源的立体结构示意图，图16为该片上微型电子源沿图15中d-d’虚线的剖面结构示意图。

该实施例中提供的片上微型电子源除了包括实施例三中的所有部件，还可以包括：

位于导热层70下方的热沉150。

热沉150和导热层70紧密贴合并且形成良好的热接触，能够使片上微型电子源在工作时产生的热量依次通过第二电极722、导热层70和热沉150高效率的耗散掉。

以上为本申请实施例四提供的一种片上微型电子源的实现方式，在该方式中，片上微型电子源在实施例三提供的片上微型电子源的基础上还设置了热沉150，使该片上微型电子源具有和实施例三提供的片上微型电子源相同的有益效果之外，极大的提高了片上微型电子源的散热能力。

基于实施例四提供的片上微型电子源的另一种实现方式，相应的，本申请还提供了该片上微型电子源制造方法的具体实现方式。

请参见图17，图17是本申请实施例四提供的另一种片上微型电子源制造方法的流程示意图。

实施例四提供的片上微型电子源的制造方法包括以下步骤:

s1701～s1707与s1301～s1307相同，为了简要起见，在此不再详细描述。s1707执行完对应的剖面结构示意图如图12所示。

s1708：在导热层70下方形成热沉150。

该步骤可以具体为：通过导热胶黏层连接导热层70和热沉150，使导热层70和热沉150紧密贴合并形成良好的热接触，从而能够使片上微型电子源工作时产生的热量能够依次通过第二电极722、导热层70和热沉150高效率的耗散掉。

执行完该步骤对应的剖面结构示意图如图16所示。

以上为实施例四提供的片上微型电子源的制造方法的一种具体实现方式，通过该实现方式制成的片上微型电子源具有与实施例四提供的片上微型电子源相同的优点，为简要起见，在此不再赘述。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，虽然本申请已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。