CN113745075B - 一种片上微型电子源及制造方法、电子源系统、电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种片上微型电子源及其制造方法、电子源系统、电子设备，其中片上微型电子源可以包括衬底，衬底上形成有驱动电极对，驱动电极对存在间隙，间隙中形成有导体盘和电子隧穿结，电子隧穿结由阻变材料层发生软击穿形成，导体盘与电子隧穿结中的导电区域接触，驱动电极对用于驱动电子隧穿结发出电子束。这样，在电子隧穿结中的导电区域的导体盘，可以在对阻变材料层进行软击穿形成电子隧穿结时表面出现等电势，因此在一定程度上缩短了需要击穿的阻变材料层的宽度，相比于未形成有导体盘的器件而言，需要更小的驱动的电压，且降低了对驱动电极对的间隙的工艺要求。

Description

一种片上微型电子源及制造方法、电子源系统、电子设备

技术领域

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、电子源系统、电子设备。

背景技术

电子源是一种提供可在自由空间运动的电子束的器件，广泛应用于医用X射线设备、X射线无损检测设备、X射线荧光检测设备、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、电子束曝光机、空间电推进器、质谱仪、高功率微波源、电真空器件、智能手机、微波炉、电脑等重要领域。当前，电子源的微型化和片上化是限制以上设备微型化和片上化的主要瓶颈之一，高性能小尺寸的片上微型电子源是重要的电子元器件。

片上(on-chip)微型电子源(miniature electron source)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、器件体积大、功耗高、集成困难，不能满足较多的应用需求。

发明内容

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、电子源系统、电子设备，以降低电子源的驱动电压，从而降低电子源功耗，进而使其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：

本申请实施例提供了一种片上微型电子源，包括：

衬底；

所述衬底上的驱动电极对，所述驱动电极对存在间隙；

所述间隙中形成有导体盘和电子隧穿结，所述电子隧穿结由阻变材料层发生软击穿形成，所述导体盘与所述电子隧穿结的导电区域接触，所述驱动电极对用于驱动所述电子隧穿结发出电子束。

可选的，所述导体盘形成于阻变材料层的上表面或内部。

可选的，所述导体盘为一个或多个。

可选的，所述微型电子源还包括：

所述衬底上方固定的聚焦电极，所述聚焦电极上形成有纵向贯穿所述聚焦电极的聚焦通道，用于在所述电子束通过时减小所述电子束的束斑尺寸。

可选的，所述聚焦电极为导体结构；或所述聚焦电极为绝缘结构，所述绝缘结构的上表面和/或下表面形成有导电层。

可选的，所述聚焦电极和所述衬底之间形成有第一支撑部件，所述第一支撑部件为绝缘部件。

可选的，所述聚焦电极为被导电层覆盖的绝缘结构时，所述绝缘结构和所述第一支撑部件为一体化结构。

可选的，所述第一支撑部件为位于所述驱动电极对的外侧的侧墙，所述驱动电极对具有导电端延伸至所述第一支撑部件的外侧。

可选的，还包括：

所述衬底和所述聚焦电极之间固定的引出电极，用于为所述电子束提供电子加速电场；所述引出电极上形成有纵向贯穿所述引出电极的引出通道。

可选的，所述引出电极为导体结构；或所述引出电极为绝缘结构，所述绝缘结构的上表面和/或下表面形成有导电层。

可选的，所述引出电极和所述衬底之间形成有第二支撑部件，所述第二支撑部件为绝缘部件。

可选的，所述引出电极为被导电层覆盖的绝缘结构时，所述绝缘结构和所述第二支撑结构为一体化结构。

可选的，所述第二支撑部件为位于所述驱动电极对的外侧的侧墙，所述驱动电极对具有导电端延伸至所述第二支撑部件的外侧。

可选的，所述驱动电极对与所述衬底接触，所述阻变材料层形成于所述驱动电极对之间。

可选的，所述驱动电极对和所述衬底之间形成有阻变材料层，在所述驱动电极对的间隙正对的阻变材料层中形成有电子隧穿结。

可选的，所述驱动电极对包括延伸至两个区域电极之外的两个相对的指状电极，每个所述区域电极包括至少一个指状电极。

可选的，所述衬底下方还形成有热沉。

本申请实施例还提供了一种电子源系统，包括基座，以及所述的微型电子源；所述基座用于为所述微型电子源提供支撑，并为所述微型电子源提供电源连接端口，所述电源连接端口用于为所述微型电子源供电。

可选的，所述电子源系统还包括控制模块；所述控制模块与所述电源连接端口连接，用于通过所述电源连接端口为所述微型电子源供电。

本申请实施例还提供了一种电子设备，至少包括所述的微型电子源，或所述的电子源系统。

可选的，所述电子设备包括以下设备的至少一种：医用X射线设备、X射线无损检测设备、X射线荧光检测设备、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、电子束曝光机、空间电推进器、质谱仪、高功率微波源、电真空器件、智能手机、微波炉、电脑。

本申请实施例还提供了一种片上微型电子源的制造方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成驱动电极对，所述驱动电极对之间存在间隙，所述间隙中形成有阻变材料层；

在所述间隙中形成与阻变材料层接触的导体盘；

通过所述驱动电极对使所述阻变材料层发生软击穿，形成电子隧穿结；所述驱动电极对还用于驱动所述电子隧穿结发出电子束。

可选的，在所述间隙中形成与阻变材料层接触的导体盘，包括：

在所述阻变材料层的上表面或内部形成与阻变材料层接触的导体盘。

可选的，所述导体盘为一个或多个。

可选的，还包括：

在所述衬底上方固定聚焦电极，所述聚焦电极上形成有纵向贯穿所述聚焦电极的聚焦通道，用于在所述电子束通过时减小所述电子束的束斑尺寸。

可选的，所述聚焦电极为导体结构；或所述聚焦电极为绝缘结构，所述绝缘结构的上表面和/或下表面形成有导电层。

可选的，在所述衬底上固定聚焦电极，包括：

在所述衬底上形成第一支撑部件，所述第一支撑部件为绝缘部件；

在所述第一支撑部件上形成聚焦电极。

可选的，在所述衬底上方固定聚焦电极之前，所述方法还包括：

在所述衬底上固定引出电极，所述引出电极用于为所述电子束提供电子加速电场，所述引出电极上形成有纵向贯穿所述引出电极的引出通道。

可选的，所述引出电极为导体结构；或所述引出电极为绝缘结构，所述绝缘结构的上表面和/或下表面形成有导电层。

可选的，在所述衬底上固定引出电极，包括：

在所述衬底上形成第二支撑部件，所述第二支撑部件为绝缘部件；

在所述第二支撑部件上形成引出电极。

可选的，所述方法还包括：

在所述衬底的下方形成与所述衬底接触的热沉。

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，本申请提供了一种片上微型电子源及其制造方法、电子源系统、电子设备，其中片上微型电子源可以包括衬底，衬底上形成有驱动电极对，驱动电极对存在间隙，间隙中形成有电子隧穿结和导体盘，电子隧穿结由阻变材料层发生软击穿形成，导体盘与所述电子隧穿结的导电区域接触，驱动电极对用于驱动电子隧穿结发出电子束。这样，与电子隧穿结中的导电区域接触的导体盘，可以在对阻变材料层进行软击穿形成电子隧穿结时表面出现等电势，其下的阻变材料层将不被击穿，这样缩短了需要击穿的阻变材料层的宽度，相比于未形成有导体盘的器件而言，阻变材料层的软击穿需要更小的驱动的电压，更能满足实际需求。此外，导体盘变相减小了驱动电极对之间的间隙，缩小了需要击穿的阻变材料层的宽度，因此该方法中降低了对驱动电极对的间隙的工艺要求。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种片上微型电子源的制造方法的流程图；

图2为本申请实施例中一种片上微型电子源的结构示意图；

图3为图2中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图；

图4为本申请实施例中另一种片上微型电子源的结构示意图；

图5为图4中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图；

图6为本申请实施例中电子隧穿结的能带图；

图7为本申请实施例中一种片上微型电子源的结构示意图；

图8为图7中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图；

图9为本申请实施例中一种片上微型电子源的结构示意图；

图10为图9所示的片上微型电子源沿AA’向的剖视图；

图11为图9所示的片上微型电子源沿BB’向的剖视图；

图12为本申请实施例中一种片上微型电子源的结构示意图；

图13为图12中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图；

图14为本申请实施例中又一种片上微型电子源的结构示意图；

图15为图14中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图；

图16为本申请实施例中又一种片上微型电子源的结构示意图；

图17为图16中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图；

图18为本申请实施例中又一种片上微型电子源的结构示意图；

图19为图18中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图；

图20为本申请实施例中又一种片上微型电子源的结构示意图；

图21为图20中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图；

图22为本申请实施例提供的一种电子源系统的示意图；

图23为本申请实施例提供的另一种电子源系统的示意图。

具体实施方式

电子源是一种提供可在自由空间运动的电子束的器件，广泛应用于医用X射线设备、X射线无损检测设备、X射线荧光检测设备、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、电子束曝光机、空间电推进器、质谱仪、高功率微波源、电真空器件、智能手机、微波炉、电脑等重要领域。当前，电子源的微型化和片上化是限制以上设备微型化和片上化的主要瓶颈之一，高性能小尺寸的片上微型电子源是重要的电子元器件。

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，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。类似于申请号为201610757325.3、201710390423.2、201811340399.2的专利文件所公开的内容，表面隧穿电子源具体包括一衬底，在衬底表面形成有依次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，从而形成有电子隧穿结。该表面隧穿电子源还包括一个驱动电极对，通过驱动电极对给表面隧穿电子源施加较强的横向电压，能够使电子从电子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。然而，发明人经过研究发现，驱动电极对之间具有较小的间距(一般小于0.1um)，其间形成有阻变材料层，之后可以在驱动电极对之间施加较大的横向电压，这样其间的阻变材料层在电场的作用下发生软击穿，从而形成水平方向的电子隧穿结，之后，在驱动电极对上施加电压可以使电子从电子隧穿层中发射出来。

但是，这种电子源对驱动电极对的间距要求很高，在一定的驱动电压下，需要纳米量级的间距，从而能够得到足够强的横向电场去进行阻变功能层的软击穿，从而形成电子隧穿结。举例来说，小于100V的驱动电压，需要大约100nm甚至小于100nm的间距才能顺利形成电子隧穿结。也就是说，越小的驱动电压，越要求较小的间距，存在电子源的驱动电压较高，加工难度大、成本高等问题。

基于以上技术问题，本申请实施例提供了一种片上微型电子源及其制造方法、电子源系统、电子设备，其中片上微型电子源可以包括衬底，衬底上形成有驱动电极对，驱动电极对存在间隙，间隙中形成有电子隧穿结和导体盘，电子隧穿结由阻变材料层发生软击穿形成，导体盘与所述电子隧穿结的导电区域接触，驱动电极对用于驱动电子隧穿结发出电子束。这样，与电子隧穿结中的导电区域接触的导体盘，可以在对阻变材料层进行软击穿形成电子隧穿结时表面出现等电势，其下的阻变材料层将不被击穿，这样缩短了需要击穿的阻变材料层的宽度，相比于未形成有导体盘的器件而言，阻变材料层的软击穿需要更小的驱动的电压，更能满足实际需求。此外，导体盘变相减小了驱动电极对之间的间隙，缩小了需要击穿的阻变材料层的宽度，因此该方法中降低了对驱动电极对的间隙的工艺要求。

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。

本申请实施例提供了一种片上微型电子源的制造方法，参考图1所示，为本申请实施例提供的一种片上微型电子源的制造方法的流程图。具体的，该方法可以包括以下步骤：

S101，提供衬底1，参考图2-图5所示。

本申请实施例中，衬底1可以为微型电子源提供支撑，其材料可以为以下材料中的一种或多种：硅、锗、氧化硅、氧化铝、氧化铍、氮化硅、氮化铝、氮化硼、碳化硅、金刚石、玻璃、陶瓷、金属，这些衬底材料具有导热好、成本低、加工工艺成熟、易获取等优点，可以将其上的电子器件中的热量传导出去，降低器件的温度，避免器件局部过热烧毁，从而保证器件的稳定工作。其中，图2为本申请实施例中一种片上微型电子源的结构示意图，图3所示为图2中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图，具体的，图3(a)为图2(a)中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图，图3(b)为图2(b)中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图；图4为本申请实施例中另一种片上微型电子源的结构示意图，图5为图4中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图。

S102，在衬底1上形成驱动电极对31、32，驱动电极对31、32存在间隙，间隙中形成有阻变材料层2，参考图2-图5所示。

本申请实施例中，驱动电极对31、32包括第一驱动电极31和第二驱动电极32，第一驱动电极31和第二驱动电极32在工作时可以被施加不同的电压，因此可以具有电压差。驱动电极对31、32可以采用导电性良好的材料，例如可以是金属、掺杂的半导体、石墨烯和碳纳米管中的至少一种。驱动电极对31、32可以存着间隙，即第一驱动电极31和第二驱动电极32之间存在间隙，间隙的宽度小于或者等于10微米。

驱动电极对31、32的间隙中可以形成阻变材料层2，阻变材料层2的材料为阻变材料，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，完成阻变材料的激活后，阻变材料由电学绝缘材料变成导电材料，可以呈现阻变状态并具有电子发射能力。

作为一示例，阻变材料层2可以选自下列材料中的一种或多种：氧化硅、氧化铝、氧化钽、氧化铪、氧化锆、氧化镁、氧化钇、氧化钪、氧化锗、氧化镧、氧化锶、氧化钙、氧化钡、氧化钛、钛酸锶、铝酸镧、氮化硅、氮化铝、碳化硅、金刚石、氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化铜、氧化锌、氧化铌、氧化钼、氧化锡、氧化钽、玻璃、石英和非晶碳。

具体实施时，阻变材料层2可以和驱动电极对31、32位于同一层，参考图2和图3，这样可以在衬底1上形成驱动电极对31、32后，根据驱动电极对31、32的形状形成间隙中的阻变材料层2，或者在驱动电极对31、32之外的包括间隙中的区域形成阻变材料层2，也可以先在衬底1上形成阻变材料层，刻蚀去除部分阻变材料层，在暴露出的衬底1上形成驱动电极对31、32。该场景中，驱动电极对31、32和衬底1接触，衬底1可以为绝缘材料，这样不影响驱动电极对31、32的功能。其中，对阻变材料层2刻蚀的步骤可以具体为：在阻变材料层2上旋涂电子束光刻胶，通过电子束曝光或光刻、显影定影、湿法刻蚀、去胶等工艺步骤。

具体实施时，阻变材料层2可以位于驱动电极对31、32的下层，这样可以在形成覆盖衬底1的阻变材料层2，参考图4和图5所示。之后可以在阻变材料层2上形成驱动电极对31、32，这样，阻变材料层2将衬底1和驱动电极对31和32隔离开，衬底1可以为绝缘材料，也可以为导体材料。

本申请实施例中，形成阻变材料层2的方式可以是薄膜沉积工艺或者热氧化工艺。例如：当衬底1为硅衬底，阻变材料层2为氧化硅时，可以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，以氧化硅层作为阻变材料层2。形成驱动电极对31、32的方式可以是薄膜沉积工艺和溶脱剥离技术。

S103，在间隙中形成与阻变材料层2接触的导体盘4，参考图2-图5所示。

在本申请实施例中，还可以在间隙中形成与阻变材料层2接触的导体盘4，导体盘4可以设置于阻变材料层2的上表面，参考图2(a)、图3(a)、图4、图5所示，也可以设置于阻变材料层2内部，参考图2(b)、图3(b)所示。导体盘4的数量可以是一个也可以是多个，导体盘4之间存在间隙5，导体盘可以是任意的立体形状，在平行于衬底表面的平面内，导体盘的形状可以为任意形状，例如可以为圆形、椭圆形、多边形或不规则形状等，附图中均以圆形的导体盘为例进行说明。

导体盘4的材料为导体材料，例如可以金属材料、半导体材料或其他导体材料，金属材料可以是金、铝、镁、铜、银等，其他材料可以是石墨、石墨烯、碳等。导体盘4的形成方式与导体盘的材料相关，举例来说，在导体盘4的材料为金属，且形成于阻变材料层2的上表面时，导体盘4的形成方式可以是电子束蒸发镀膜，通过控制镀膜的厚度仅为1-3nm，可以在阻变材料2表面形成金属材料作为导体盘，此时导体盘为多个不连续的纳米小岛。在导体盘4形成于阻变材料层2内部时，也可以通过对阻变材料层进行刻蚀在上表面形成凹陷，之后在凹陷中填充导体材料。

S104，通过驱动电极对31、32使阻变材料层2发生软击穿，形成电子隧穿结21，参考图2-图5所示。

电子隧穿结21是形成于驱动电极对31、32的间隙中，可以在驱动电极对31、32的驱动下发射电子的结构，具体的，在驱动电极对的间隙中，从第一驱动电极31到第二驱动电极32的方向，电子隧穿结21依次可以包括连接的第一导电区域210、绝缘区域212和第二导电区域211，这样构成了导体-绝缘体-导体的电子隧穿结21。其中，第一导电区域210和第一驱动电极31连接，第二导电区域211和第二驱动电极32连接。

电子隧穿结21可以通过如下方式形成：

首先，可以通过驱动电极对31、32来对驱动电极对31、32的间隙中的阻变材料层2进行软击穿，这样在该区域的阻变材料层2内形成有横穿整个间隙的阻变材料层2的导电细丝20，使得该区域的阻变材料层2由绝缘态转变为导电态，然后利用驱动电极对31、32为其间隙中的阻变材料层2施加电压，使该区域中的导电细丝20断裂，在导电细丝20断裂的位置构成绝缘区域212，而绝缘区域两侧的导电细丝20可以作为第一导电区域210和第二导电区域211。

在对阻变材料层2进行软击穿时，可以为驱动电极对31、32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，此时间隙下方的阻变材料层2被软击穿并呈现阻变特性。如此，在该阻变材料层区域内形成有横穿整个间隙下方的阻变材料层2的导电细丝，使得该绝缘层区域由绝缘态转变到导电态。其中，阻变材料层2的软击穿与驱动电极对31、32的电压相关，与驱动电极对的间隙宽度也相关，在驱动电极对31、32的间隙较宽时，则需要较大的电压来实现阻变材料层2的软击穿，由于驱动电极对31、32的间隙受到制造工艺的限制，而驱动电极对31、32的电压体现器件的功耗，二者互相影响，较大的间隙导致较大的功耗，而较小的功耗对制造工艺要求较高。

因此，本申请实施例中，在阻变材料层2上形成导体盘4，在驱动电极对31、32上施加电压时，导体盘4表面等电势，因此无压降，相当于变相缩短了驱动电极对31、32的间隙中需要被软击穿的阻变材料层2的宽度，这样用于软击穿的阻变材料层2内横向电场强度增强，阻变材料层2更容易被软击穿，因此软击穿需要的电压较低，也在一定程度上降低了较大电压导致电子源器件发生硬击穿的可能性，同时对驱动电极对31、32的间隙的尺寸有更大的容忍度。在驱动电极对31、32上施加电压时，位于导体盘4之间，以及导体盘4和驱动电极31、32之间的阻变材料层被软击穿形成多段导电细丝20，形成的导电细丝可以通过导体盘4连接而形成一条完整的导电通路，这条导电通路与驱动电极对31、32连接。

之后，导电细丝可以在驱动电极31、32的电压调控下，又经历低阻态到高阻态的转变后，即导电细丝断裂，则在间隙中的阻变材料层区域内形成电子遂穿结21，该电子遂穿结21自第一驱动电极31到第二驱动电极32，依次包括连接的第一导电区域210、绝缘区域212和第二导电区域211。

通常来说，导电细丝断裂的位置可以在导电细丝的中部，也可以在导电细丝偏向其中一个电极的位置，由于导电细丝形成于导体盘4之间或导体盘4和驱动电极31、32之间，则断裂的位置也会在导体盘4之间或导体盘4和驱动电极31、32之间，这样剩余的导电细丝和导体盘4共同作为导体结构。

以上，形成了电子隧穿结21。驱动电极对31、32可以驱动电子隧穿结21发射电子束，参考图6所示，为本申请实施例中电子隧穿结的能带图，当在第一驱动电极31和第二驱动电极32上施加电压后，假设第一驱动电极31的电势低于第二驱动电极32的电势，则第一导电区域210的电势也低于第二导电区域211的电势，电子从电势低的第一导电区域210隧穿通过第一导电区域210和绝缘区域212界面的势垒，进入到绝缘区域212，并在绝缘区域212被电场加速获得能量，当所施加电压高于第二导电区域211的表面势垒时，电子穿过绝缘区域212后其能量就高于第二导电区域211的表面势垒，此时电子可以越过第二导电区域211的表面势垒发射到真空中，完成电子由固体内部到真空的发射过程。

作为一种示例，参考图2和图3所示，阻变材料层2只形成于驱动电极对31、32的间隙中，导体盘4位于阻变材料层2的上表面，则在对阻变材料层2进行软击穿时，导电细丝形成于阻变材料层2的上表面，与导体盘4连接。其中导体盘4的数量为11个，则在软击穿后，中央的四个导体盘4的两侧可以形成5段导电细丝，之后中间的导电细丝可以断裂，形成绝缘区域212。图3中较大的虚线框中的结构为较小的虚线框内的结构的局部放大示意图。

作为另一种示例，参考图4和图5所示，阻变材料层2位于驱动电极对31、32下方，导体盘4位于阻变材料层2的上表面，则在对阻变材料层2进行软击穿时，只有驱动电极31、32的间隙中的阻变材料层2中会形成导电细丝，且形成于上表面并与导体盘4连接，而不影响其他位置的阻变材料层。其中导体盘的数量为11个，则在软击穿后，中央的四个导体盘4的两侧可以形成5段导电细丝，之后中间的导电细丝可以断裂，形成绝缘区域212。图5中较大的虚线框中的结构为较小的虚线框内的结构的局部放大示意图。

为了便于提高电子源的集成度，本申请实施例中的驱动电极对31、32可以为多个，构成电极阵列，这样构成多个电子源，最终发射的电子数为各个电子源发射的电子的总和。

作为一种可能的实现方式，驱动电极对31、32可以包括延伸至区域电极310、320、330之外的两个相对的指状电极，每个区域电极310、320、330可以包括至少一个指状电极，具体的，区域电极310可以向外延伸有指状电极311，区域电极320可以向外延伸有指状电极321。区域电极310、320、330可以是较大的面积的电极，在区域电极310、320、330之外可以延伸较多个指状电极，从而提供较多个驱动电极对，同一区域电极可以被施加同一电压，这样，可以在不同的区域电极310、320、330上施加不同电压，而相邻的区域电极310、320、330上延伸出来的相对的两个指状电极311、321可以与之间的电子隧穿结21构成一个电子发射体。

具体的，相邻区域电极上的指状电极可以交错设置，从而使指状电极311、321之间具有间隙7，构成具有间隙的驱动电极对，各个指状电极构成的间隙可以具有相同宽度，也可以具有不同宽度。指状电极311、321具有端部和侧部，端部远离区域电极，而侧部连接端部和区域电极，端部可以与区域电极的一侧边缘平行，侧部可以与连接的区域电极的边缘垂直，构成的驱动电极对阵列的延伸方向可以与区域电极的一侧平行。指状电极对中不同指状电极之间可以端部相邻或者侧部相邻，当然，一个指状电极的端部可以和另一个指状电极的侧部相邻从而构成指状电极对。

作为一种示例，参考图7和图8所示，图7为本申请实施例提供的又一种片上微型电子源的结构示意图，其中，图7(a)中包括区域电极310、320、330分别孤立设置，而图7(b)中区域电极310和330连通，区域电极320孤立设置，图8为图7(a)和7(b)中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图，图8中大虚线框内结构为图中小虚线框中的结构的局部放大图，其中，在阻变材料层2上可以形成有多个区域电极310、320、330，每个区域电极310、320、330可以向外延伸有多个指状电极，相邻的区域电极延伸出的指状电极可以交错设置，两个相邻的指状电极可以侧端相对构成一个指状电极对，一个指状电极对311、321可以作为一个驱动电极对31、32，这样可以形成多个驱动电极对31、32阵列排布，而每个驱动电极对31、32之间的阻变材料层可以被软击穿形成电子隧穿结21，驱动电极对31、32和其间的电子隧穿结21可以形成电子发射体，多个驱动电极对31、32和其间的多个电子隧穿结21可以形成多个电子发射体。

作为另一种示例，参考图9和图10所示，图9为本申请实施例提供的又一种片上微型电子源的结构示意图，图10为图9中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图，图10中大虚线框内结构为图中小虚线框中的结构的局部放大图，图11为图9中的片上微型电子源沿BB’向的剖视图，图10中大虚线框内结构为图中小虚线框中的结构的局部放大图，其中，在衬底1上可以形成有多个区域电极310、320、330，每个区域电极310、320、330可以向外延伸有多个指状电极，指状电极设置于阻变材料层2上表面，相邻的区域电极延伸出的指状电极可以交错设置，两个相邻的指状电极可以侧端相对构成一个指状电极对，一个指状电极对可以作为一个驱动电极对31、32，这样可以形成多个驱动电极对31、32阵列排布，形成多个阵列排布的电子发射体。此外，区域电极310、320、330与衬底1直接接触，从而可以将电子发射体工作时产生的热量通过衬底耗散掉，避免热量在阻变材料层中积累而影响电子源的稳定工作。

为了提高衬底1的散热性能，还可以在衬底1下方设置散热部件，例如可以在衬底下方设置热沉11，形成的热沉与衬底紧密贴合并且形成良好的热接触，从而使片上微型电子源在工作时产生的热量依次通过驱动电极对31、32、阻变材料层2、衬底1和热沉11耗散掉。

本申请提供了一种片上微型电子源的制造方法，提供衬底，在衬底上可以形成驱动电极对，驱动电极对之间存在间隙，间隙中形成有阻变材料层，在间隙中形成与阻变材料层接触的导体盘，通过驱动电极对使阻变材料层发生软击穿，形成电子隧穿结，驱动电极对还用于驱动电子隧穿结发射电子束，这样与电子隧穿结中的导电区域接触的导体盘，可以在对阻变材料层进行软击穿形成电子隧穿结时表面出现等电势，其下的阻变材料层将不被击穿，这样缩短了需要击穿的阻变材料层的宽度，相比于未形成有导体盘的器件而言，阻变材料层的软击穿需要更小的驱动的电压，更能满足实际需求。此外，导体盘缩小了需要击穿阻变材料层的宽度，变相减小了驱动电极对之间的间隙，因此该方法中降低了对驱动电极对的间隙的工艺要求。

此外，发明人经过研究发现，驱动电极对31、32的间距通常较小，而在电子发射时，驱动电极对31、32被施加电压，这导致驱动电极对31、32的两个电极之间具有很强的横向电场，因此，当电子从驱动电极31、32之间的电子隧穿结21中发射出来后，会受到一个很强的电场力的作用，该电场力将多数发射出来的电子引向驱动电极对31、32中电势高的电极一侧，并被该电极截获。这导致电子从固体材料(电子隧穿结)发射出来以后，又被驱动电极32截获，重新回到固体材料(驱动电极)中，从而使得电子的有效发射效率和电流较小，无法满足很多实际应用的需求。

因此，本申请实施例中，还可以在电子发射体上方固定引出电极6，参考图12-图19所示，其中图12、14、16、18为本申请实施例提供的片上微型电子源的结构示意图，图13、15、17、19分别为图12、14、16、18中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图。引出电极6可以为电子束提供电子加速电场，这样电子受到引出电极6作用的电场力，可远离衬底1表面发射出去，从而避免被驱动电极对所截获。其中，引出电极6可以是平板、细丝、线圈等任何形状，引出电极6可以与衬底平行设置，也可以不与衬底平行设置。具体的，引出电极6可以是导体结构，也可以为绝缘结构，当然，绝缘结构的上表面和/或下表面上形成有导电层，以使引出电极6可以施加电压而提供电子引出电场。

为了实现电子源的工作，在驱动电极对31、32之间施加第一电压以驱动电子由电子发射体发射到真空中；同时在引出电极6上施加第二电压以使得电子不被驱动电极对31、32截获，从而远离衬底1出射。一般来说，为确保好的电子引出效果，第二电压应大于第一电压，且所需第二电压的大小随引出电极6与衬底1的间距的增大而增大。

引出电极6上可以设置有纵向贯穿引出电极6的引出通道61，以使电子束在被引出电极6吸引之后从引出通道出射61到引出电极6的上方空间。需要说明的是，本实施例中引出电极6的引出通道61可以是任何可供电子穿过引出电极6的形状，如孔洞、线性狭缝、环形狭缝等，也可以是任何数目的孔洞以任何形式的孔洞排布。该引出通道61具有定义电子束形状的作用，因此可以根据具体应用对电子束形状的要求而具体设计。

举例来说，引出电极6上可以设置至少一个孔洞作为引出通道61，而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6上设置有一个孔洞的方案也在本申请的保护范围之列。引出电极6上的孔洞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，将孔洞设置成圆形。

为了电子源出射的电子更好的穿过引出电极6的引出通道61，引出通道61位置可与电子发射体的位置相对，在衬底上形成多个电子发射体时，对应于每个电子发射体，可以设置有至少一个孔洞作为引出通道，该引出通道可以与电子发射体在纵向上正对，以使每个电子发射体产生的电子都能被引导至外部空间。在微型电子源工作时，由于电子带有负电，则可以向引出电极6施加正电压，从而使电子被引出电极6加速，通过引出通道61被引出到外部空间。

其中，图12和图13中示出了一个电子隧穿结，且阻变材料层与驱动电极对位于同一层，在该电子隧穿结21上方设置有包括一个孔洞的引出电极6；图14和图15示出了一个电子隧穿结，且阻变材料层位于驱动电极对的下方，在该电子隧穿结21上方设置有包括一个孔洞的引出电极6；图16、图17、图18和图19示出了多个电子隧穿结，且阻变材料层位于驱动电极对的下方，在这些电子隧穿结21上方设置有包括与电子隧穿结21对应的多个孔洞的引出电极6。

具体实施时，引出电极6可以固定在衬底1上，具体的，可以在衬底1上形成第二支撑部件8，而后在第二支撑部件8上形成引出电极6。第二支撑部件8可以键合在衬底1上，也可以粘合在衬底1上。第二支撑部件8可以是引出电极6和衬底1之间的支柱，也可以是引出电极6和衬底1之间的围墙，参考图18和图19所示。其中，第二支撑部件8可以为绝缘结构，在引出电极6为被导电层覆盖的绝缘结构时，第二支撑部件8和引出电极6可以为一体化结构，当然，第二支撑部件8上未覆盖有导电层。

具体实施时，若衬底1下方形成有散热部件，则引出电极6也可以固定在散热部件上。

为了方便向驱动电极对31、32施加电压，驱动电极对31、32可以暴露到第二支撑结构8的外侧，或者驱动电极对31、32可以通过引出端暴露于第二支撑结构8的外侧，在驱动电极对31、32为区域电极上的指状电极时，可以在区域电极上设置引出端，引出端暴露于第二支撑结构8的外侧，这样通过引出端可以为区域电极对施加电压，进而使相应的驱动电极对31、32具有电压。

本申请实施例提供了一种片上微型电子源，包括衬底，衬底上形成有驱动电极对，驱动电极对存在间隙，间隙中形成有电子隧穿结以及与电子隧穿结的导电区域接触的导体盘，电子隧穿结由阻变材料层发生软击穿形成，驱动电极对可以用于驱动电子隧穿结发出电子束，在衬底上方可以固定引出电极，用于为电子束提供电子加速电场，从而提高电子的发射效率，得到较大的发射电流。

基于上述说明可知，在驱动电极对31、32上施加电压后，第一驱动电极31和第二驱动电极31之间的电子隧穿结21的位置会发射出电子，在多个电子发射体同时工作时，发射出的电子数量也随之增多，然而电子束发射的方向不尽相同，尤其是在电子发射体增多的情况下，发射的电子也较为分散，因此电子束的束斑尺寸往往较大，这会导致在一些场景下不能满足实际需求。

本申请实施例中，可以在衬底1上方固定聚焦电极9，聚焦电极9上形成有纵向贯穿聚焦电极9的聚焦通道91，用于在电子束通过时减小电子束的束斑尺寸，参考图20和图21所示，其中图20为本申请实施例提供的片上微型电子源的结构示意图，图21分别为图20中的片上微型电子源沿AA’向的剖视图，其中，聚焦电极9可以设置在引出电极上方。聚焦电极9可以是平板、细丝、线圈等任何形状，可以与衬底1平行设置，也可以不与衬底1平行设置。具体的，聚焦电极9可以为导体结构，也可以为绝缘结构，当然，绝缘结构的上表面和/或下表面上形成有导电层，以使聚焦电极9在被施加电压时实现电子束的聚焦功能，导电层可以完全覆盖绝缘结构的上表面和/或下表面，也可以根据实际情况设计其性质，以在不影响聚焦电极9的功能的基础上，提高器件的安全性。

在实际工作中，由于电子带有负电，因此可以为聚焦电极9施加负电压，这样电子束在通过聚焦电极9中的聚焦通道91时，聚焦电极9会对电子束产生排斥作用，这样电子束受到电场力向聚焦通道91的中心聚集，从而电子束的束斑尺寸得以减小，减弱聚焦电极9对发射电流的截获，提高发射效率。本申请实施例中，聚焦电极9对电子束有排斥作用，从而实现聚焦功能，因此在设计聚焦电极9施加的电压时，可以兼顾电子束的发射效率和束斑尺寸，从而寻求合适的电压。当然，实际操作中，可以利用聚焦通道91来限制束斑尺寸的大小，聚焦电极9上也可以施加正电压，在对电子束进行聚焦的同时，对电子产生吸引力，可减弱引出电极6对发射电流的截获，提高电子束的发射效率。

聚焦电极9上可以设置有纵向贯穿聚焦电极9的聚焦通道91，以使电子束在通过聚焦通道91时其束斑尺寸得以减小。需要说明的是，聚焦通道91可以是任何可供电子穿过的形状，例如孔洞、线性狭缝、环形狭缝等，聚焦通道91具有定义电子束形状的作用，因此可以根据实际应用对电子束的形状的要求而具体设计。作为以具体事例，聚焦通道91可以为孔洞，孔洞可以为圆形。

为了电子源出射的电子更好的穿过聚焦电极9的聚焦通道91，聚焦通道91可以与电子发射体的位置相对，在多个电子发射体同时工作时，可以令聚焦通道91正对多个电子发射体，其中，聚焦通道91的尺寸略小于多个电子发射体所在的区域尺寸，以使多个电子发射体发射出的电子能够顺利通过聚焦电极9的聚焦通道91。这样，电子发射体产生的电子束在被引出电极6加速后，可以被聚焦电极9聚集而出射，出射后的电子束具有较高的能量，同时具有较小的束斑尺寸。当然，引出电极6和聚焦电极9分别被施加不同的电压，因此二者分别固定在衬底之上，而不会有所接触。

需要说明的是，图20、图21中的电子源是为了说明形成有电子发射体的衬底和聚焦电极的相对位置而进行的示例性说明，实际上，电子源还可以包括其他电子源形式，在此不做一一举例说明。

具体实施时，聚焦电极9可以固定在衬底1上，具体的，可以在衬底1上形成第一支撑部件10，而后在第一支撑部件10上形成聚焦电极9。第一支撑部件10可以键合在衬底1上，也可以粘合在衬底1上，聚焦电极9可以键合在第一支撑部件10上，也可以粘合在第一支撑部件10上。具体的，可以利用阳极键合等键合方式，或者粘附剂粘合的粘合方式。

作为一种可能的实现方式，第一支撑部件10可以是聚焦电极9和衬底1之间的支柱，也可以是聚焦电极9和衬底1之间的围墙，参考图20和图21所示，第一支撑部件10可以为衬底上的驱动电极对31、32以及电子隧穿结21外侧的围墙。其中，第一支撑部件10可以为绝缘结构，在聚焦电极9为被导电层覆盖的绝缘结构时，第一支撑部件10和聚焦电极9可以为一体化结构。

由于引出电极6设置在聚焦电极9的下方，则第二支撑部件8可以设置在第一支撑部件10的内侧，也可以作为第一支撑部件10的一部分，即第二支撑部件8在用于支撑引出电极6的同时，第一支撑部件10用于在引出电极6上支撑聚焦电极9，相当于第二支撑部件8也起着支撑聚焦电极9的作用，参考图20所示。

引出电极6的边缘可以暴露于第一支撑部件10和第二支撑部件8的外侧，参考图20所示，或者引出电极6可以具有引出端，该引出端暴露于第二支撑部件8的外侧，该引出端可以为导电材料，也可以为绝缘材料，该绝缘材料上形成导电层，利用该导电层可以为引出电极6供电。

引出电极6的边缘暴露于第一支撑部件10之外时，引出电极6的边缘可以和聚焦电极9的边缘构成台阶结构，即引出电极6的面积大于聚焦电极9的面积，便于利于暴露出来的台阶面为引出电极6施加电压。

具体实施时，若衬底1下方形成有散热部件，则聚焦电极9也可以固定在散热部件上。

聚焦电极的数量可以根据实际情况而定，若需要的电子束的束斑尺寸较小，可以设置多个聚焦电极9对电子束进行聚焦，多个聚焦电极9的聚焦通道91在纵向上正对。具体实施时，若包括多个聚焦电极，可以令聚焦通道的尺寸由下至上依次减小，这样经过聚焦通道的电子束的束斑尺寸也逐渐减小。

当然，为了方便向驱动电极对31、32施加电压，驱动电极对31、32也需要暴露到第一支撑结构10外侧，在驱动电极对31、32为区域电极上的指状电极时，可以在区域电极上设置引出端，引出端暴露于第一支撑结构10外侧，这样通过引出端可以为区域电极对31、32施加电压，进而使相应的驱动电极对31、32具有电压。

本申请提供了一种片上微型电子源，包括衬底，衬底上形成有驱动电极对，驱动电极对存在间隙，间隙中形成有电子隧穿结以及与电子隧穿结的导电区域接触的导体盘，电子隧穿结由阻变材料层发生软击穿形成，驱动电极对可以用于驱动电子隧穿结发出电子束，在衬底上方可以固定聚焦电极，聚焦电极上形成有纵向贯穿聚焦电极的聚焦通道，用于在电子束通过时减小电子束的束斑尺寸，从而得到发射电流较大，且束斑尺寸较小的电子束。

此外，由于本发明中的电子源是加工在芯片表面，通常难以直接按照传统接线的方式实现电子源与外电路的连接。为了便于本发明中电子源与外电路进行连接，本实施例中可以将电子源设置在基座12上，构成电子源系统，参考图22所示，为本申请实施例提供的一种电子源系统的示意图。基座12可以为微型电子源提供支撑，并为微型电子源提供电源连接端口，具体的，基座12具有一定数目的可与一般外电路进行电学连接的部件121、122、123(如接线柱、引脚、针孔等)，同时具有一定数目的可与电子源各电极(包括驱动电极、引出电极、聚焦电极)连接的部件124(如焊丝)，其中部件121、122、123和部件124电连接，部件124可以是金属焊丝，可以通过点焊实现与电子源各电极(包括驱动电极、引出电极、聚焦电极)的连接，从而实现电子源和外电路的电路转接，通常而言，电源连接端口用于为电子源供电。

为了给电子源提供电压驱动和控制，本实施例还可以为电子源设置控制模块13，控制模块13可以与基座12上的电源连接端口连接，为微型电子源供电，并对驱动电极、引出电极、聚焦电极的电压进行调控，参考图23所示，为本申请实施例提供的另一种电子源系统的示意图。具体的，控制模块13可以包括电压输入端131和若干个电压输出端132，每个电压输出端132对应于每一个电子源的电极(包括驱动电极对、引出电极、聚焦电极)，并通过连接线134(如导线)与基座12中部件121、122、123连接，从而实现与这些电极的连接。每一个电压输出端132根据电子源的工作需要输出一个电压。

需要说明的是，图22、图23中的电子源系统仅是一种示例性说明，实际上，电子源系统还可以包括其他电子源，在此不做一一举例说明。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备至少包括以上的微型电子源或电子源系统，从而为电子设备的其他部件提供电子束。电子设备可以包括以下设备的至少一种：医用X射线设备、X射线无损检测设备、X射线荧光检测设备、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、电子束曝光机、空间电推进器、质谱仪、高功率微波源、电真空器件、智能手机、微波炉、电脑等。

基于以上实施例提供的一种片上微型电子源的制造方法，本申请实施例还提供了一种片上微型电子源，包括：

衬底；

所述衬底上的驱动电极对，所述驱动电极对存在间隙；

所述间隙中形成导体盘和电子隧穿结，所述电子隧穿结由阻变材料层发生软击穿形成，所述导体盘与所述电子隧穿结的导电区域接触，所述驱动电极对用于驱动所述电子隧穿结发出电子束。

可选的，所述导体盘形成于所述阻变材料层的上表面或内部。

可选的，所述导体盘为一个或多个。

可选的，所述微型电子源还包括：

所述衬底上方固定的聚焦电极，所述聚焦电极上形成有纵向贯穿所述聚焦电极的聚焦通道，用于在所述电子束通过时减小所述电子束的束斑尺寸。

可选的，所述聚焦电极为导体结构；或所述聚焦电极为绝缘结构，所述绝缘结构的上表面和/或下表面形成有导电层。

可选的，所述聚焦电极和所述衬底之间形成有第一支撑部件，所述第一支撑部件为绝缘部件。

可选的，所述聚焦电极为被导电层覆盖的绝缘结构时，所述绝缘结构和所述第一支撑部件为一体化结构。

可选的，所述第一支撑部件为位于所述驱动电极对的外侧的侧墙，所述驱动电极对具有导电端延伸至所述第二支撑部件的外侧。

可选的，还包括：

所述衬底和所述聚焦电极之间固定的引出电极，用于为所述电子束提供电子加速电场；所述引出电极上形成有纵向贯穿所述引出电极的引出通道。

可选的，所述引出电极为导体结构；或所述引出电极为绝缘结构，所述绝缘结构的上表面和/或下表面形成有导电层。

可选的，所述引出电极和所述衬底之间形成有第二支撑部件，所述第二支撑部件为绝缘部件。

可选的，所述引出电极为被导电层覆盖的绝缘结构时，所述绝缘结构和所述第二支撑结构为一体化结构。

可选的，所述第二支撑部件为位于所述驱动电极对的外侧的侧墙，所述驱动电极对具有导电端延伸至所述第二支撑部件的外侧。

可选的，所述驱动电极对与所述衬底接触，所述阻变材料层形成于所述驱动电极对之间。

可选的，所述驱动电极对和所述衬底之间形成有阻变材料层，在所述驱动电极对的间隙正对的阻变材料层中形成有电子隧穿结。

可选的，所述驱动电极对包括延伸至两个区域电极之外的两个相对的指状电极，每个所述区域电极包括至少一个指状电极。

可选的，所述衬底下方还形成有热沉。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。微型电子源实施例可以参考微型电子源的制造方法实施例中的说明。

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。

Claims (29)

1.一种片上微型电子源，其特征在于，包括：

衬底；

所述衬底上的驱动电极对，所述驱动电极对存在间隙；

所述间隙中形成有导体盘和电子隧穿结，所述电子隧穿结由阻变材料层发生软击穿形成，所述导体盘与所述电子隧穿结的导电区域接触，所述驱动电极对用于驱动所述电子隧穿结发出电子束；

所述驱动电极对的所述间隙中形成有所述阻变材料层，所述阻变材料层和所述驱动电极对位于同一层，或，所述阻变材料层覆盖所述衬底并且所述阻变材料层将所述衬底和所述驱动电极对隔离开；

所述电子隧穿结依次包括连接的第一导电区域、绝缘区域和第二导电区域，所述第一导电区域和第一驱动电极连接，所述第二导电区域和第二驱动电极连接，通过所述驱动电极对所述阻变材料层施加电压进行软击穿，在所述阻变材料层内形成横穿整个间隙的导电细丝，所述阻变材料层由绝缘态转变为导电态，继续利用所述驱动电极对所述阻变材料层施加电压，使所述导电细丝断裂，在所述导电细丝断裂的位置构成所述绝缘区域，所述绝缘区域两侧的导电细丝作为所述第一导电区域和所述第二导电区域；

所述导体盘形成于所述阻变材料的上表面或内部。

2.根据权利要求1所述的微型电子源，其特征在于，所述导体盘为一个或多个。

3.根据权利要求1所述的微型电子源，其特征在于，所述微型电子源还包括：

所述衬底上方固定的聚焦电极，所述聚焦电极上形成有纵向贯穿所述聚焦电极的聚焦通道，用于在所述电子束通过时减小所述电子束的束斑尺寸。

4.根据权利要求3所述的微型电子源，其特征在于，所述聚焦电极为导体结构；或所述聚焦电极为绝缘结构，所述绝缘结构的上表面和/或下表面形成有导电层。

5.根据权利要求3所述的微型电子源，其特征在于，所述聚焦电极和所述衬底之间形成有第一支撑部件，所述第一支撑部件为绝缘部件。

6.根据权利要求5所述的微型电子源，其特征在于，所述聚焦电极为被导电层覆盖的绝缘结构时，所述绝缘结构和所述第一支撑部件为一体化结构。

7.根据权利要求5所述的微型电子源，其特征在于，所述第一支撑部件为位于所述驱动电极对的外侧的侧墙，所述驱动电极对具有导电端延伸至所述第一支撑部件的外侧。

8.根据权利要求3-7任意一项所述的微型电子源，其特征在于，还包括：

所述衬底和所述聚焦电极之间固定的引出电极，用于为所述电子束提供电子加速电场；所述引出电极上形成有纵向贯穿所述引出电极的引出通道。

9.根据权利要求8所述的微型电子源，其特征在于，所述引出电极为导体结构；或所述引出电极为绝缘结构，所述绝缘结构的上表面和/或下表面形成有导电层。

10.根据权利要求9所述的微型电子源，其特征在于，所述引出电极和所述衬底之间形成有第二支撑部件，所述第二支撑部件为绝缘部件。

11.根据权利要求10所述的微型电子源，其特征在于，所述引出电极为被导电层覆盖的绝缘结构时，所述绝缘结构和所述第二支撑部件为一体化结构。

12.根据权利要求10所述的微型电子源，其特征在于，所述第二支撑部件为位于所述驱动电极对的外侧的侧墙，所述驱动电极对具有导电端延伸至所述第二支撑部件的外侧。

13.根据权利要求1-7任意一项所述的微型电子源，其特征在于，所述驱动电极对与所述衬底接触，所述阻变材料层形成于所述驱动电极对之间。

14.根据权利要求1-7任意一项所述的微型电子源，其特征在于，所述驱动电极对和所述衬底之间形成有阻变材料层，在所述驱动电极对的间隙正对的阻变材料层中形成有电子隧穿结。

15.根据权利要求1-7任意一项所述的微型电子源，其特征在于，所述驱动电极对包括延伸至两个区域电极之外的两个相对的指状电极，每个所述区域电极包括至少一个指状电极。

16.根据权利要求1-7任意一项所述的微型电子源，其特征在于，所述衬底下方还形成有热沉。

17.一种电子源系统，其特征在于，包括基座，以及所述权利要求1-16任意一项所述的微型电子源；所述基座用于为所述微型电子源提供支撑，并为所述微型电子源提供电源连接端口，所述电源连接端口用于为所述微型电子源供电。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述电子源系统还包括控制模块；所述控制模块与所述电源连接端口连接，用于通过所述电源连接端口为所述微型电子源供电。

19.一种电子设备，其特征在于，至少包括如权利要求1-16任意一项所述的微型电子源，或如权利要求17-18任意一项所述的电子源系统。

20.根据权利要求19所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括以下设备的至少一种：医用X射线设备、X射线无损检测设备、X射线荧光检测设备、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、电子束曝光机、空间电推进器、质谱仪、高功率微波源、电真空器件、智能手机、微波炉、电脑。

21.一种片上微型电子源的制造方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成驱动电极对，所述驱动电极对之间存在间隙，所述间隙中形成有阻变材料层；所述阻变材料层和所述驱动电极对位于同一层，或，所述阻变材料层覆盖所述衬底并且所述阻变材料层将所述衬底和所述驱动电极对隔离开；

在所述间隙中形成与阻变材料层接触的导体盘；

通过所述驱动电极对使所述阻变材料层发生软击穿，形成电子隧穿结；所述驱动电极对还用于驱动所述电子隧穿结发出电子束；

所述电子隧穿结依次包括连接的第一导电区域、绝缘区域和第二导电区域，所述第一导电区域和第一驱动电极连接，所述第二导电区域和第二驱动电极连接，通过所述驱动电极对所述阻变材料层施加电压进行软击穿，在所述阻变材料层内形成横穿整个间隙的导电细丝，所述阻变材料层由绝缘态转变为导电态，继续利用所述驱动电极对所述阻变材料层施加电压，使所述导电细丝断裂，在所述导电细丝断裂的位置构成所述绝缘区域，所述绝缘区域两侧的导电细丝作为所述第一导电区域和所述第二导电区域；

所述在所述间隙中形成与阻变材料层接触的导体盘，包括：

在所述阻变材料层的上表面或内部形成与阻变材料层接触的导体盘。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述导体盘为一个或多个。

23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述衬底上方固定聚焦电极，所述聚焦电极上形成有纵向贯穿所述聚焦电极的聚焦通道，用于在所述电子束通过时减小所述电子束的束斑尺寸。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述聚焦电极为导体结构；或所述聚焦电极为绝缘结构，所述绝缘结构的上表面和/或下表面形成有导电层。

25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底上固定聚焦电极，包括：

在所述衬底上形成第一支撑部件，所述第一支撑部件为绝缘部件；

在所述第一支撑部件上形成聚焦电极。

26.根据权利要求21-25任意一项所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底上方固定聚焦电极之前，所述方法还包括：

在所述衬底上固定引出电极，所述引出电极用于为所述电子束提供电子加速电场，所述引出电极上形成有纵向贯穿所述引出电极的引出通道。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述引出电极为导体结构；或所述引出电极为绝缘结构，所述绝缘结构的上表面和/或下表面形成有导电层。

28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底上固定引出电极，包括：

在所述衬底上形成第二支撑部件，所述第二支撑部件为绝缘部件；

在所述第二支撑部件上形成引出电极。

29.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述衬底的下方形成与所述衬底接触的热沉。