專利名稱：：微型場發(fā)射電子器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種微型場發(fā)射電子器件，尤其涉及一種工作在大氣壓惰性氣體環(huán)境下的納米級微型場發(fā)射電子器件。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)明是從電子管開始的，早期的二極管、三極管都是用真空電子管實(shí)現(xiàn)，世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)即用約18000個真空電子管制造出來。1947年，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶體管，由于晶體管具有能耗低、易于微型化和集成化、適于大規(guī)模制造且成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，它在絕大多數(shù)應(yīng)用場合迅速取代了真空電子管，并且使得微處理器的出現(xiàn)和計(jì)算機(jī)的大規(guī)模普及成為可能。然而，在某些特殊的場合，真空電子管仍然具有晶體管不可替代的優(yōu)勢，如極高頻率、動態(tài)范圍大、抗反向擊穿、大功率，以及能夠在高溫、高輻射場合下工作的特性。真空電子管的優(yōu)點(diǎn)具體體現(xiàn)為其一，場發(fā)射電子在IO伏特的真空加速電壓下的運(yùn)動速度約為1.87xl()Scm/s，比單晶硅中電子的漂移速率1.5xlOcm/s(10/cm電場)大一個數(shù)量級，只要電子管的陰-陽極間距足夠小(如100nm),就可做成開關(guān)速度遠(yuǎn)快于晶體管的元器件；其次，溫度對半導(dǎo)體器件的性能影響很大，傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體工作溫度一般不能超過350。C,碳化硅、金剛石等寬禁帶半導(dǎo)體可工作在600°C，而真空電子管的工作原理對溫度并不敏感，理論上可以在高溫下穩(wěn)定地工作；其三，高能輻射粒子對半導(dǎo)體器件的影響是巨大的，在一定的輻照強(qiáng)度下不僅會使器件性能不穩(wěn)定，而且可能造成不可逆轉(zhuǎn)的硬件損壞，而真空電子管的工作狀態(tài)則基本不受高能粒子的影響。真空電子管的這些特性在太空探索、地質(zhì)勘探、反應(yīng)堆監(jiān)控、煉鋼、噴氣發(fā)動機(jī)等高溫場合實(shí)時監(jiān)測、超高速通訊和信號處理等領(lǐng)域具有不可替代的價(jià)值。傳統(tǒng)電子管一般具有龐大的體積和重量，因此其無法集成化，不能滿足稍微復(fù)雜的信號處理需求，針對于此，從20世紀(jì)60年代開始，人們開始研究微型真空電子管，并制造出了微型真空三極管。微型真空電子管的工作原理和傳統(tǒng)電子管基本相同，并且，高真空環(huán)境對于傳統(tǒng)電子管或微型電子管都是必須的。其原因在于真空中的殘余氣體如果被電子電離，就會破壞電子管的工作狀態(tài)；正離子會增加電子管噪聲；過量的正離子會轟擊損壞陰極；陰極表面的氣體吸附也會造成發(fā)射性能不穩(wěn)定。對于傳統(tǒng)電子管，真空可以用吸氣劑來維持，但微型電子管由于其內(nèi)部空間狹小，比表面積大，維持高真空是非常困難的。因此，對于微型真空電子管來說，維持微小體積內(nèi)的高真空環(huán)境是一個極難解決的技術(shù)難題，使得微型真空電子管難以實(shí)用化。因此，本發(fā)明有必要提供一種工作在惰性氣體環(huán)境下的微型場發(fā)射電子器件，它具有與微型真空電子管相似的優(yōu)越性能和應(yīng)用前景，并且避開了微型真空電子管封裝中的真空維持難題，有望制造出實(shí)用化的新型電子元器件及其集成電路。
發(fā)明內(nèi)容以下，將以若干實(shí)施例說明一種工作在惰性氣體環(huán)境下的微型場發(fā)射電子器件，其具有極快的開關(guān)速度，以及能夠在高溫、高輻射場合下工作的特點(diǎn)。一種微型場發(fā)射電子器件，其包括一基底；一第一絕緣層與一第二絕緣層相隔一定距離設(shè)置于基底上；一陰極電極層與一陽極電極層分別設(shè)置于第一絕緣層與第二絕緣層上，該陰極電極層具有一場發(fā)射端正對該陽極電極層，該微型場發(fā)射電子器件內(nèi)密封有惰性氣體，且滿足條件式A<;，其中，h為陰極電極層的場發(fā)射端與陽極電極層之間的間距；l為電子在惰性氣體環(huán)境中的自由程。該微型場發(fā)射電子器件進(jìn)一步包括一第三絕緣層間隔設(shè)置于第一絕緣層于第二絕緣層之間，一柵極電極層設(shè)置于該第三絕緣層上，位于陰極電極層與陽極電極層之間。該柵極電極層在對應(yīng)于場發(fā)射端位置設(shè)置有一開口。該微型場發(fā)射電子器件進(jìn)一步包括一柵極電極層設(shè)置于基底上，位于陰極電極層與陽極電極層之間。該柵極電極層設(shè)置于場發(fā)射端與基底之間。該場發(fā)射端為微尖結(jié)構(gòu)。該場發(fā)射端材料為金屬材料或半導(dǎo)體材料表面鍍金屬材料薄膜。該場發(fā)射端表面形成有低逸出功材料薄膜。該低逸出功材料薄膜材料為金屬硼化物或稀土氧化物。該場發(fā)射端材料為稀土氧化物、碳化物與高熔點(diǎn)金屬。該場發(fā)射端表面設(shè)置有碳納米管或半導(dǎo)體納米線。該場發(fā)射端為碳納米管或半導(dǎo)體納米線。該惰性氣體的分壓為0.110個大氣壓。該惰性氣體可選擇為氦、氖、氬、氪、氙及其任意組合的混合氣體。該微型場發(fā)射電子器件進(jìn)一步滿足關(guān)系式A<i。10相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述的工作在惰性氣體環(huán)境中的微型場發(fā)射電子器件，由于其陰-陽極間距遠(yuǎn)小于電子在惰性氣體內(nèi)的自由程，陰極的場發(fā)射電壓可以降低至幾乎不引起惰性氣體原子電離的數(shù)值，因此工作時氣體電離的幾率可以忽略不計(jì)，電子的發(fā)射不受影響。其次，惰性氣體原子不僅不會吸附在陰極表面改變其發(fā)射性能，而且一個大氣壓下高密度的惰性氣體原子會持續(xù)不斷地轟擊陰極，可以起到清潔作用，去除陰極上吸附的雜質(zhì)氣體分子，維持陰極的正常工作。并且，所述的微型場發(fā)射電子器件可在具有特殊要求(如極高頻、高溫、高輻射等)的場合替代晶體管和傳統(tǒng)電子管器件及其電路。圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的微型場發(fā)射電子器件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的微型場發(fā)射電子器件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例的微型場發(fā)射電子器件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明第四實(shí)施例的微型場發(fā)射電子器件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請參閱圖1，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種薄膜形微型場發(fā)射電子器件10，該微型場發(fā)射電子器件10包括一基底12,相隔一定距離形成于基底12上的第一絕緣層122與第二絕緣層124,—陰極電極層14與一陽極電極層18分別形成于該第一絕緣層122與第二絕緣層124上。該陰極電極層14具有一微尖結(jié)構(gòu)的場發(fā)射端16,用于發(fā)射電子。該場發(fā)射端16面對該陽極電極層18，并與陽極電極層18之間相隔一定間距hl。該微型場發(fā)射電子器件10內(nèi)部密封有含惰性氣體原子144的惰性氣體。本實(shí)施例微型場發(fā)射電子器件10內(nèi)密封的惰性氣體的分壓為0.110個大氣壓，優(yōu)選為1個大氣壓。惰性氣體可選擇為氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等惰性氣體，優(yōu)選為氦。為使微型場發(fā)射電子器件10在惰性氣體環(huán)境下能維持正常的電子發(fā)射狀態(tài)，本實(shí)施例微型場發(fā)射電子器件IO還需滿足以下條件式Al<^，其中，hi為該微型場發(fā)射電子器件10的特征尺寸，即場發(fā)射端16與陽極電極層18之間的間距；l為惰性氣體環(huán)境中的電子自由程。較小的特征尺寸hl以及工作在惰性氣體環(huán)境中使得本實(shí)施例微型場發(fā)射電子器件IO具有以下優(yōu)點(diǎn)其一，較小的特征尺寸hl能使場發(fā)射電子器件10的場發(fā)射端16發(fā)射的電子在飛行到陽極電極層18的過程中與惰性氣體原子144的碰撞幾率較小。本實(shí)施例優(yōu)選為特征尺寸hl小于電子自由程l的1/10。當(dāng)特征尺寸hl遠(yuǎn)小于惰性氣體環(huán)境中的電子自由程1時，電子在飛行過程中幾乎不與惰性氣體原子144碰撞，此時可認(rèn)為電子能夠自由運(yùn)動到達(dá)陽極電極層18。本實(shí)施例中，電子在氣體中的自由程1￡可由以下公式計(jì)算1==4,其中，n為氣體分子密度；a為氣體分子的有效直徑；A-1.38x10—23為波爾茲曼常數(shù)；T為絕對溫度；p為氣體壓力。在T=300K，一個大氣壓環(huán)境下，各種惰性氣體環(huán)境下的電子自由程如表1所示表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本實(shí)施例惰性氣體優(yōu)選為氦氣，在一個大氣壓的氦氣中工作的微型場發(fā)射電子器件10,只要特征尺寸hi遠(yuǎn)小于場發(fā)射端16所發(fā)射電子在He中自由程l(1.07pm),即可認(rèn)為電子能夠自由運(yùn)動到達(dá)陽極電極層18。另外，如表2所示，本實(shí)施例優(yōu)選為特征尺寸hl小于電子在He中的自由程l的1/10(107nm)，此時，91%的電子在飛行過程中不與He原子發(fā)生碰撞。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>其二，由于特征尺寸hl小于電子自由程l，場發(fā)射端16的尖端與陽極電極層18的間距極小，使得本實(shí)施例微型場發(fā)射電子器件IO發(fā)射電子所需的場發(fā)射電壓較小，因而電子從陰極電極層14與陽極電極層18之間的加速電壓所獲得的能量較小。表3所示為各種惰性氣體的第一電離能。本實(shí)施例中，當(dāng)電子從加速電壓所獲得的能量小于所充惰性氣體的第一電離能時，氣體原子不會電離；當(dāng)電子從加速電壓所獲得的能量等于或略大于所充惰性氣體的第一電離能時，氣體原子的電離率較低亦可以忽略。因此，本實(shí)施例微型場發(fā)射電子器件IO發(fā)射電子即使與惰性氣體原子144碰撞也基本不會使惰性氣體原子144發(fā)生電離。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>其三，由于本實(shí)施例微型場發(fā)射電子器件10工作于惰性氣體環(huán)境中，惰性氣體原子144不僅不會吸附在場發(fā)射端16表面，而且，在一個大氣壓下高密度的惰性氣體原子144由于熱運(yùn)動會持續(xù)不斷地轟擊該場發(fā)射端16，可在一定程度上起到清潔作用，去除在制作過程或其他過程中吸附在場發(fā)射端16表面的雜質(zhì)氣體分子，維持場發(fā)射電子器件10的正常工作。一般，器件內(nèi)部，單位面積上的氣體分子的轟擊頻率可按下述公式計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>，其中，n為氣體分子密度；。為氣體分子熱運(yùn)動平均速度；p為壓力；M為氣體分子量；NA=6.02xl023mol"為阿佛加德羅常數(shù)；T為絕對溫度值；R=8.31J/(mol.K)。本實(shí)施例中，在300K,—個大氣壓的氦氣環(huán)境下，微型場發(fā)射電子器件10內(nèi)部的場發(fā)射端16表面，單位面積上的惰性氣體原子146的轟擊頻率為7.7xl027/m2s。而場發(fā)射端16表面吸附的一個雜質(zhì)氣體分子，如水蒸氣分子的面積約為10—19m2,因此，該水蒸氣分子被轟擊的頻率是7.7xl()8/s。如此高的轟擊頻率能起到很強(qiáng)的清洗作用，可以保證場發(fā)射端16不會因?yàn)殡s質(zhì)氣體原子的吸附而改變其場發(fā)射特性。另外，本實(shí)施例中，基底12材料可選擇為硅(Si)、鍺(Ge)、氮化鎵(GaN)、氧化鋁(A1203)或金剛石等半導(dǎo)體材料。絕緣層122,124材料可選擇為二氧化硅(Si02)、氮化硅(Si3N4)等絕緣材料。陽極電極層18材料可選擇為金(Au)、鉑(Pt)、銀(Ag)、鈦(Ti)、銅(Cu)、鋁(Al)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、錸(Re)、鈮(Nb)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鋯(Zr)或鉿(Hf)等半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中常用的金屬材料，也可選用硅(Si)、鍺(Ge)或氮化鎵(GaN)等半導(dǎo)體材料，或上述半導(dǎo)體材料上鍍上述金屬材料薄膜的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。陰極電極層14與陽極電極層18的材料相同。其場發(fā)射端16可進(jìn)一步沉積低逸出功材料薄膜如以六硼化鑭(LaB6)為主的金屬硼化物或以氧化鑭(La203)、氧化釔(Y203)、氧化釓(Gd203)或氧化鏑(Dy203)等為主的稀土氧化物，以提高電子發(fā)射效率。另外，陰極電極層14還可采用稀土氧化物(氧化鑭、氧化釔、氧化釓、氧化鏑等)、碳化物(碳化釷、碳化鋯、碳化鈦、碳化鉭等)與高熔點(diǎn)金屬(鎢、鉬、鈮、錸、鉑等)壓制燒結(jié)形成的具有微尖場發(fā)射端16的薄膜，或?qū)⑻技{米管或半導(dǎo)體納米線附著于上述任一微尖結(jié)構(gòu)表面作為場發(fā)射端16。另外，本
技術(shù)領(lǐng)域：
技術(shù)人員應(yīng)明白，碳納米管、半導(dǎo)體納米線或其組成的陣列亦可直接形成于陰極電極層14相對于陽極電極層18的一端作為場發(fā)射端16。本實(shí)施例微型場發(fā)射電子器件IO在應(yīng)用時，通過施加一場發(fā)射電壓于陰極電極層14與陽極電極層18之間，利用電場作用使得場發(fā)射端16尖端的表面勢壘降低和變窄，當(dāng)場發(fā)射端16尖端的表面勢壘寬度窄到可與電子波長相比擬時，電子由于隧穿效應(yīng)穿透場發(fā)射端16尖端表面勢壘而進(jìn)入微型場發(fā)射電子器件10內(nèi)部，并在電場作用下運(yùn)動到陽極電極層18，從而實(shí)現(xiàn)電子發(fā)射。請參閱圖2，本發(fā)明第二實(shí)施例提供一種微型場發(fā)射電子器件20,該微型場發(fā)射電子器件20包括一基底22，相隔一定距離形成于基底22上的第一絕緣層222與第二絕緣層224,—陰極電極層24與一陽極電極層28分別形成于該第一絕緣層222與第二絕緣層224上。該陰極電極層24具有一微尖結(jié)構(gòu)的場發(fā)射端26，用于發(fā)射電子。該微型場發(fā)射電子器件20內(nèi)部密封有惰性氣體，且該微型場發(fā)射電子器件20的特征尺寸h2，即場發(fā)射端26的場發(fā)射尖端262與陽極電極層28之間的間距小于電子在該惰性氣體中的自由程。該第二實(shí)施例提供的微型場發(fā)射電子器件20與本發(fā)明第一實(shí)施例的微型場發(fā)射電子器件10的結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于第二實(shí)施例的微型場發(fā)射電子器件20為三極型結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包括一第三絕緣層226間隔設(shè)置于第一絕緣層222與第二絕緣層224之間，一柵極電極層282形成于該第三絕緣層226上，位于陰極電極層24與陽極電極層28之間。該柵極電極層282與陰極電極層24及陽極電極層28基本平行，該柵極電極層282與第三絕緣層226在對應(yīng)于場發(fā)射端26位置設(shè)置有一開口284。本實(shí)施例微型場發(fā)射電子器件20中基底、絕緣層及各電極層材料均與第一實(shí)施例的微型場發(fā)射電子器件10中相同，柵極電極層282的材料與陽極電極層28相同。在應(yīng)用時，本實(shí)施例微型場發(fā)射電子器件20通過在柵極電極層282施加電壓控制場發(fā)射端26發(fā)射電子，并在陽極電極層28施加電壓使電子加速運(yùn)動到陽極電極層28。請參閱圖3，本發(fā)明第三實(shí)施例提供一種微型場發(fā)射電子器件30，該微型場發(fā)射電子器件30包括一基底32，相隔一定距離形成于基底32上的第一絕緣層322、第二絕緣層324與第三絕緣層326間隔設(shè)置于第一絕緣層322與第二絕緣層324之間，一陰極電極層34與一陽極電極層38分別形成于該第一絕緣層322與第二絕緣層324上，一柵極電極層382形成于該第三絕緣層326上，位于陰極電極層34與陽極電極層38之間，該柵極電極層382與第三絕緣層326在對應(yīng)于場發(fā)射端36位置設(shè)置有一開口384。該陰極電極層34具有一微尖結(jié)構(gòu)的場發(fā)射端36,用于發(fā)射電子。該微型場發(fā)射電子器件30內(nèi)部密封有惰性氣體，且該微型場發(fā)射電子器件30的特征尺寸h3,即場發(fā)射端36的場發(fā)射尖端362與陽極電極層38之間的間距小于電子在該惰性氣體中的自由程。該第三實(shí)施例提供的微型場發(fā)射電子器件30與本發(fā)明第二實(shí)施例的微型場發(fā)射電子器件20的結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于第三實(shí)施例的微型場發(fā)射電子器件30內(nèi)部密封有兩種以上的惰性氣體，本實(shí)施例優(yōu)選為采用氦氣344與氖氣346的混合氣體。其中混合氣體中的氦氣344可以提高電子自由程，降低微型場發(fā)射電子器件30對特征尺寸h3的要求。而氖氣346的分子量較大，具有更好的清潔場發(fā)射端36表面、去除場發(fā)射端36表面吸附的雜質(zhì)氣體的效果。請參閱圖4，本發(fā)明第四實(shí)施例提供一種微型場發(fā)射電子器件40,該微型場發(fā)射電子器件40包括一基底42,相隔一定距離形成于基底42上的第一絕緣層422與第二絕緣層424,—陰極電極層44與一陽極電極層48分別形成于該第一絕緣層422與第二絕緣層424上。該陰極電極層44具有一微尖結(jié)構(gòu)的場發(fā)射端46,用于發(fā)射電子。該微型場發(fā)射電子器件40內(nèi)部密封有惰性氣體，且該微型場發(fā)射電子器件40的特征尺寸h4,即場發(fā)射端46的場發(fā)射尖端462與陽極電極層48之間的間距小于電子在該惰性氣體中的自由程。該第四實(shí)施例提供的微型場發(fā)射電子器件40與本發(fā)明第一實(shí)施例的微型場發(fā)射電子器件10的結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于第四實(shí)施例的微型場發(fā)射電子器件40為背柵三極型結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包括一柵極電極層482形成于基底42上，位于陰極電極層24與陽極電極層28之間。該柵極電極層482與陰極電極層44及陽極電極層48基本平行，且設(shè)置于場發(fā)射端46與基底42之間。另外，第四實(shí)施例的微型場發(fā)射電子器件40內(nèi)部密封有兩種以上的惰性氣體，本實(shí)施例優(yōu)選為采用氦氣444與氖氣446的混合氣體。其中混合氣體中的氦氣444可以提高電子自由程，降低微型場發(fā)射電子器件40對特征尺寸h4的要求。而氖氣446的分子量較大，具有更好的清潔場發(fā)射端46表面、去除場發(fā)射端46表面吸附的雜質(zhì)氣體的效果。另外，本發(fā)明第一實(shí)施例二極型的微型場發(fā)射電子器件IO也可同樣在其內(nèi)部密封兩種以上的惰性氣體，以分子量較大的惰性氣體原子轟擊場發(fā)射端表面具有更好地清潔作用，分子量較小的惰性氣體原子可以提高電子自由程。本
技術(shù)領(lǐng)域：
技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明各實(shí)施例提供的微型場發(fā)射電子器件為薄膜型器件，其結(jié)構(gòu)可采用習(xí)知的電子束光刻結(jié)合干法、濕法蝕刻以及真空鍍膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)。器件的封裝工藝可先抽真空再充入一定工作氣壓的惰性氣體，也可以在流動的工作氣壓惰性氣體環(huán)境下封裝，免去抽真空步驟以提高生產(chǎn)速度、降低成本。另外，本發(fā)明提供的二極型、三極型場發(fā)射電子器件結(jié)構(gòu)可集成在同一個基底上，即可做成集成電路，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的信號處理和運(yùn)算。本發(fā)明提供的微型場發(fā)射電子器件的優(yōu)點(diǎn)在于其一，本發(fā)明的微型場發(fā)射電子器件工作于惰性氣體環(huán)境下，由于微型場發(fā)射電子器件的特征尺寸小于電子在惰性氣體內(nèi)的自由程，具有良好的電子發(fā)射性能；其二，由于微型場發(fā)射電子器件的特征尺寸較小，其場發(fā)射電壓可以降低至幾乎不引起惰性氣體原子電離的數(shù)值，在微型場發(fā)射電子器件工作時氣體電離的幾率極?。黄淙?，惰性氣體原子不僅不會吸附于場發(fā)射端表面影響其發(fā)射性能，而且惰性氣體原子會持續(xù)不斷地轟擊場發(fā)射端表面，可以去除場發(fā)射端表面吸附的雜質(zhì)氣體分子，維持微型場發(fā)射電子器件正常工作；其四，本發(fā)明提供的微型場發(fā)射電子器件具有極快的開關(guān)速度，且能夠在高溫、高輻射等環(huán)境正常工作。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種微型場發(fā)射電子器件，其包括一基底；一第一絕緣層與一第二絕緣層相隔一定距離設(shè)置于基底上；一陰極電極層與一陽極電極層分別設(shè)置于第一絕緣層與第二絕緣層上，該陰極電極層具有一場發(fā)射端正對該陽極電極層，其特征在于，該微型場發(fā)射電子器件內(nèi)密封有惰性氣體，且滿足條件式<math-cwu><![CDATA[<math><mrow><mi>h</mi><mo>&lt;</mo><mover><msub><mi>&lambda;</mi><mi>e</mi></msub><mo>&OverBar;</mo></mover><mo>,</mo></mrow></math>]]></math-cwu><!--imgid="icf0001"file="A2006100617070002C1.gif"wi="49"he="20"img-content="drawing"img-format="tif"/-->其中，h為陰極電極層的場發(fā)射端與陽極電極層之間的間距；為電子在惰性氣體環(huán)境中的自由程。2.如權(quán)利要求l所述的微型場發(fā)射電子器件，其特征在于，進(jìn)一步包括一第三絕緣層間隔設(shè)置于第一絕緣層于第二絕緣層之間，一柵極電極層設(shè)置于該第三絕緣層上，位于陰極電極層與陽極電極層之間。3.如權(quán)利要求2所述的微型場發(fā)射電子器件，其特征在于，該柵極電極層在對應(yīng)于場發(fā)射端位置設(shè)置有一開口。4.如權(quán)利要求l所述的微型場發(fā)射電子器件，其特征在于，進(jìn)一步包括一柵極電極層設(shè)置于基底上，位于陰極電極層與陽極電極層之間。5.如權(quán)利要求4所述的微型場發(fā)射電子器件，其特征在于，該柵極電極層設(shè)置于場發(fā)射端與基底之間。6.如權(quán)利要求l所述的微型場發(fā)射電子器件，其特征在于，該場發(fā)射端為微尖結(jié)構(gòu)。7.如權(quán)利要求6所述的微型場發(fā)射電子器件，其特征在于，該場發(fā)射端材料為金屬材料或半導(dǎo)體材料表面鍍金屬材料薄膜。8.如權(quán)利要求7所述的微型場發(fā)射電子器件，其特征在于，該場發(fā)射端表面形成有低逸出功材料薄膜。9.如權(quán)利要求8所述的微型場發(fā)射電子器件，其特征在于，該低逸出功材料薄膜材料為金屬硼化物或稀土氧化物。。10.如權(quán)利要求6所述的微型場發(fā)射電子器件，其特征在于，該場發(fā)射端材料為稀土氧化物、碳化物與高熔點(diǎn)金屬。11.如權(quán)利要求6所述的微型場發(fā)射電子器件，其特征在于，該場發(fā)射端表面設(shè)置有碳納米管或半導(dǎo)體納米線。12.如權(quán)利要求l所述的微型場發(fā)射電子器件，其特征在于，該場發(fā)射端為碳納米管或半導(dǎo)體納米線。13.如權(quán)利要求l所述的微型場發(fā)射電子器件，其特征在于，該惰性氣體的分壓為0.110個大氣壓。14.如權(quán)利要求l所述的微型場發(fā)射電子器件，其特征在于，該惰性氣體可選擇為氦、氖、氬、氪、氙及其任意組合的混合氣體。15.如權(quán)利要求l所述的微型場發(fā)射電子器件，其特征在于，進(jìn)一步滿足關(guān)系式全文摘要本發(fā)明涉及一種微型場發(fā)射電子器件，其包括一基底；一第一絕緣層與一第二絕緣層相隔一定距離設(shè)置于基底上；一陰極電極層與一陽極電極層分別設(shè)置于第一絕緣層與第二絕緣層上，該陰極電極層具有一場發(fā)射端正對該陽極電極層，該微型場發(fā)射電子器件內(nèi)密封有惰性氣體，且滿足條件式h<λ_e，其中，h為陰極電極層的場發(fā)射端與陽極電極層之間的間距；λ_e為電子在惰性氣體環(huán)境中的自由程。文檔編號H01J1/46GK101110306SQ20061006170公開日2008年1月23日申請日期2006年7月19日優(yōu)先權(quán)日2006年7月19日發(fā)明者亮劉,胡昭復(fù),范守善,陳丕瑾申請人:清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司