CN114521282A - 用于产生电子束的电子源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于产生电子束(8)的电子源(2)，其具有由碳化硅衬底(5)外延生长的以石墨烯层(6,12)形式的阴极(1)和阳极(4)。本发明适用于小型化高能聚焦电子束源的整体制备，包括其用作片上X射线源。所有元件都可以由单个碳化硅芯片或在单个碳化硅芯片上制备。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于产生电子束的电子源。此外，本发明涉及一种用于产生电子束的方法。
背景技术
电子源用于电子显微镜和产生X射线等。特别是在电子显微镜中，需要高亮度和低能量色散的点光源；同时，在尽可能非临界的真空条件下，需要高稳定性和长寿命。
从现有技术中已知具有低亮度但结构简单的热发射器。还已知的是单晶钨或LaB6场效应发射器，其具有高亮度，但由于离子轰击而需要极高的真空度，并且只能在短时间内稳定运行。最后，还已知所谓的肖特基发射器，其在高温下运行并且代表场效应发射器和更稳定的热发射器之间的合理折衷。然而，肖特基发射器价格昂贵，通常需要手动选择，安装时需要进行复杂的调整；而且，其耐用性仅限于一年到几年。
《自然通讯》,9(2018)1288中,X.Shao,A.Srinivasan,W.K.Ang,A.Khursheed提出一种高亮度大直径石墨烯涂层点阴极场发射电子源,给出了对不同类型的源的最新评估。该论文还公开了一种场效应发射器，其具有由石墨烯涂层的镍制成的阴极。
不利的是，制造已知的电子源可能成本高昂。而且，对于已知的电子源，所需组装空间的大小也可能是不利的。特别是，对于已知的电子源，阴极和用于从阴极提取电子的装置形成离散的组件可能是不利的。类似地，在以电子光学、后加速和/或电子控制为特点的已知电子源中，这些组件形成为与阴极和/或用于提取电子的装置的离散的组件可能是不利的。
发明内容
发明目的
本发明的目的是提供一种用于产生电子束的改进的电子源。此外，本发明的目的是提供一种用于产生电子束的改进的方法。特别是，本发明旨在克服现有技术中已知的用于产生电子束的电子源和方法的缺点。
本发明的解决方案
所有权利要求中的附图标记都不具有限制作用，而仅用于提高其可读性。
使用具有权利要求1的特征的电子源成功解决了设定任务。根据本发明的电子源具有包括碳化硅衬底的阴极。就本发明而言，电子源的元件(例如，阴极)的衬底是元件(以及可能的其他元件)直接牢固地设置在其上的材料(在元件与衬底直接机械连接时)或间接牢固地设置在其上的材料(在该元件通过另一元件或另一材料与衬底机械连接时)。
就本发明而言，碳化硅可能具有缺陷和/或掺杂有外来原子。它可以是单晶的或多晶的。
对于本发明的该方面，可以利用碳化硅具有良好的耐高压的事实。还可以利用工艺可用于以工业规模制造碳化硅的事实。最后，使用碳化硅可以有利地实现表面电流在几千伏的电势差(比如电子源所需的电势差)下仅起次要作用。
通过本发明，电子源的数个元件可以有利地设置在公共的碳化硅封装衬底上，这可以实现更高的集成度。这可以简化根据本发明的电子源的制造。还可以有利地实现小型化，即减小电子源所需的安装空间。特别是，通过本发明可以实现片上电子源。
通过本发明，电子源的一个或多个元件还可以有利地与其他电子、机械或机械电子元件设置在公共的碳化硅封装衬底上，这可以实现更高的集成度。这可以简化包括电子源的装置的制造。还可以有利地实现小型化，即减小包括电子源的装置所需的安装空间。特别是，通过本发明可以实现包括电子源的片上装置。
此外，通过用于产生电子束的电子源成功解决了根据本发明的问题，该电子源包括具有石墨烯层的阳极。
就本发明而言，石墨烯层是石墨烯单层或具有至多100个叠加的石墨烯单层的石墨烯多层。在本文中，石墨烯单层是指以六方晶格设置的单层碳原子。根据本发明的石墨烯单层可以被局部地或完全地化学改性，具有晶格畸变和/或缺陷和/或掺杂有外来原子。完全或局部氧化的石墨烯层也是就本发明而言的石墨烯层。然而，优选的石墨烯层没有或仅部分氧化或化学改性。根据本发明的多层石墨烯层优选地具有少于50个单层，特别优选地少于15个单层，特别优选地少于4个单层，优选地少于3个单层。
对于本发明的该方面，可以利用石墨烯是具有特别高的容许电流密度的材料之一的事实。本发明还可以受益于石墨烯非常坚固的事实。
该任务的解决方案还通过具有权利要求15的特征的用于产生电子束的方法来实现。在根据本发明的方法中，电子从具有包括碳化硅的衬底的阴极发射。替代地或附加地，电子向包括石墨烯层的阳极加速。
本发明适用于小型化高能聚焦电子束源的整体制备，包括其用作片上X射线源。根据本发明的电子源的所有元件都可以由单个碳化硅芯片或在单个碳化硅芯片上制备。
本发明的优选实施例
可以单独使用或彼此组合使用的有利实施例和进一步发展是从属权利要求和以下说明的主题。
特别优选地，衬底主要由碳化硅组成，特别优选地完全由碳化硅组成。本发明的优选碳化硅是多型体4H-SiC和6H-SiC中的一种。
优选阴极包括石墨烯层，优选地，阴极由一个或多个石墨烯层组成。阴极的一个或多个优选石墨烯层与衬底的碳化硅接触。阴极的石墨烯层优选地由碳化硅外延生长，例如通过热分解。从K.V.Emtsev,A.Bostwick,K.Horn,J.Jobst,G.L.Kellogg,L.Ley,J.L.McChesney,T.Ohta,S.A.Reshanov,J.Rohrl,E.Rotenberg,A.K.Schmid,D.Waldmann,H.B.Weber,T.Seyller的通过碳化硅的大气压石墨化实现晶圆尺寸石墨烯层,《自然材料》,8(2009)203-207和Hertel,F.Kisslinger,J.Jobst,D.Waldmann,M.Krieger,H.B.Weber的外延石墨烯的电流退火和电击穿,《应用物理快报》,98(2011)212109中，已知一种用于制造基于碳化硅的外延石墨烯的合适方法。
所述方法也以类似的方式适用于4H-SiC。
外延石墨烯，特别是碳化硅上的外延石墨烯，可以有利地允许特别高的电流密度并且非常坚固。本发明可以利用这一点来实现大电流或承受反向加速的寄生离子轰击，从而使根据本发明的电子源能够稳定运行。
优选电子源包括阳极。它还优选地在阴极和阳极之间具有加速轨道，以基于阴极和阳极之间的电势差(也称为提取电压)从阴极提取电子并且使电子从阴极向阳极加速。在本发明的优选实施例中，势差大于100V(伏)，优选地大于300V，特别优选地大于1kV(千伏)，特别优选地大于9kV，特别优选地大于15kV。势差优选地小于40kV，特别优选地小于30kV，特别优选地小于25kV，例如20kV。本发明的该实施例特别适用于用于产生X射线的电子源。在本发明的优选实施例中，势差大于90kV，优选地大于200kV，特别优选地大于350kV。势差优选地小于1500kV，特别优选地小于800kV，例如400kV。本发明的该实施例特别适用于产生高能电子束。
优选阳极包括石墨烯层，阴极优选地由一个或多个石墨烯层组成。优选阳极具有碳化硅衬底。阳极的一个或多个优选石墨烯层与衬底的碳化硅接触。阳极的石墨烯层优选地由衬底的碳化硅外延生长，例如通过热分解。
就优选阳极具有起穿孔阳极孔作用的通道而言，优选阳极是穿孔阳极。一个或多个石墨烯层邻接通道，优选地在通道的相对侧。通道在背离阴极的端部可以是开放的或封闭的。在优选实施例中，穿孔阳极包括两个石墨烯层，特别优选地位于公共面。石墨烯层面对面的边缘形成了穿孔阳极的通道，该通道在两侧都是开放的。
优选通道包括在衬底中沿通道纵向延伸的凹槽。阳极的一个或多个石墨烯层优选地直接或间接地设置在衬底的与通道相邻的区域上。
优选衬底包括碳化硅或由碳化硅组成。优选衬底是结构化的、掺杂的和/或金属化的，以便偏转电子束的不想要的成分或抵消静电荷或甚至完全防止它。
阴极和阳极优选地设置在相同的衬底上，该衬底具有碳化硅或由碳化硅组成。特别是，还可以使用以下事实获得有利的用途：碳化硅、特别是与外延石墨烯结合的碳化硅具有高击穿场强和低泄漏电流。
在阳极的一实施例中，它包括第二衬底，其优选地也具有碳化硅或由碳化硅组成并且可以是结构化的、掺杂的和/或金属化的。该衬底也优选地承载石墨烯层，其中，特别优选地第一衬底和第二衬底的一个或多个石墨烯层的表面面对彼此以在其间形成电子束通道。特别优选地，第二衬底延伸穿过阴极。特别优选地，第二衬底延伸穿过阳极和阴极之间的加速轨道。特别优选地，第二衬底延伸穿过整个电子源。
可以在阴极和阳极之间提供根据上述阳极的实施例之一构造的进一步结构。在运行期间，该结构可以相对于阴极保持负电势，从而执行常规维纳尔圆柱电极的功能。
在优选电子源中，阴极的石墨烯层设置为使得电子在阴极的石墨烯层的边缘发射以向阳极加速。在这情况下，石墨烯层优选地外延位于阴极的衬底的基座上。该边缘优选地面向电子源的阳极。
阴极的优选石墨烯层形成为条带。优选条带的宽度小于300nm(纳米)，特别优选地小于100nm，特别优选地小于30nm，特别优选地小于10nm。例如，从M.Sprinkle,M.Ruan,Y.Hu,J.Hankinson,M.Rubio-Roy,B.Zhang,X.Wu,C.Berger,WA de Heer的SiC上石墨烯纳米带的可扩展模板化生长,《自然纳米技术》,5(2010)727-731中，已知合适的条带和合适的制备方法。可以利用石墨烯在碳化硅表面上生长的特殊特征。当运行电子源时，电流优选地在石墨烯条带的纵向产生。电子发射发生在条带窄边的边缘。发射边缘的宽度优选地小于300nm，特别优选地小于100nm，特别优选地小于30nm，特别优选地小于10nm。在本发明的一实施例中，阴极包括不止一个条带，而是两个或更多个条带。优选条带平行设置。
阴极的优选石墨烯层的石墨烯在发射电子束的电子的石墨烯层的边缘被化学官能化，例如通过羧基、氟或用氧氧化。
因此，这可以有利地使电子的能量分布变窄和/或提高发射边缘的稳定性。在本发明的一实施例中，阴极石墨烯层在其发射边缘沿其纵向被分成多个部分，其中的一个或多个部分是非官能化的，另一部分或其他部分是官能化的，或者其中的一个或多个部分的官能化不同于另一个部分或其他部分。例如，非官能化部分可以在任一侧由官能化的例如氧化的部分界定。通过本发明的该实施例，发射边缘的发射区域可以变窄。
优选阴极具有石墨烯-石墨烯隧道触点或石墨烯-石墨烯纳米桥。就本发明而言，隧道触点由两个相对的电极形成，这两个电极在隧道触点的区域中具有其最小距离，该距离小于1nm。就本发明而言，纳米桥由通过桥相互连接的两个电极形成，桥在其最窄点处小于100nm宽，特别优选地小于10nm宽，特别优选地小于1nm宽。石墨烯-石墨烯隧道触点或石墨烯-石墨烯纳米桥构造和设置为使得电子从石墨烯-石墨烯隧道触点或石墨烯-石墨烯纳米桥的周围发射。
电子优选地在石墨烯-石墨烯隧道触点或石墨烯-石墨烯纳米桥的直接周围发射。本发明的该实施例尤其基于以下认识：在石墨烯-石墨烯隧道触点和石墨烯-石墨烯纳米桥的情况下，可以在正电极上方形成空间受限的电子等离子体(也称为纳米等离子体)。因此，特别优选的是阴极从该等离子体发射电子。
有利地，石墨烯-石墨烯隧道触点或石墨烯-石墨烯纳米桥区域的电子发射技术可以避免寄生的反向离子轰击直接撞击和损坏固态尖端的可能性。相反，离子轰击可以掠过阴极材料。通过根据本发明的该实施例的阴极，还可以有利地实现大动态范围的可能的发射电流、优异的长期稳定性以及纳秒范围内的快速开/关次数。
根据本发明，在石墨烯-石墨烯隧道触点或石墨烯-石墨烯纳米桥区域发射的电子可以向阳极加速。为此，优选的石墨烯-石墨烯隧道触点或优选的石墨烯-石墨烯纳米桥面向阳极。
在本发明的一实施例中，阴极包括一个或多个碳纳米管。电子优选地从一个或多个碳纳米管发射以向阳极加速。一个或多个优选的纳米管位于阴极的一个或多个石墨烯层的发射边缘。为此，优选地在一个或多个石墨烯层的边缘合成一个或多个碳纳米管。例如，从J.R.Sanchez-Valencia,T.Dienel,O.
I.Shorubalko,A.Mueller,M.Jansen,K.Amsha rov,P.Ruffieux,R.Fasel的单手性碳纳米管的受控合成,《自然》,512(2014)61中，已知合适的方法。
有利地，一个或多个碳纳米管允许电子发射位点在阴极几何变窄。
就本发明而言，碳纳米管包括单壁和多壁碳纳米管。碳纳米管可以在两侧开口、在一侧开口或在两侧封闭。而且，为了本发明的目的，碳纳米卷，即缠绕的单层或多层石墨烯层，属于碳纳米管的概念。根据本发明的碳纳米管可以被局部地或完全地化学改性，具有晶格畸变和/或缺陷和/或掺杂有外来原子。完全或局部氧化的碳纳米管也是就本发明而言的碳纳米管。然而，优选的碳纳米管没有或仅部分氧化或化学改性。根据本发明的多壁碳纳米管的壁优选地具有少于8层、特别优选地少于4层以六方晶格设置的碳原子层。
在本发明的优选实施例中，根据本发明的纳米管的背离阴极的端部是半导体的或金属的。
优选电子源包括电子光学器件，例如用于聚焦电子束的静电透镜。电子光学器件优选地包括具有石墨烯层的衬底，特别优选地该石墨烯层是外延生长的，和/或金属化的。衬底优选地包括碳化硅或由其组成。优选的电子光学器件设置在与阴极和/或阳极相同的衬底上。
根据本发明的电子源可以具有介电共振结构以加速电子束的电子。例如，从R.J.England,R.J.Noble,K.Bane,D.H.Dowell,C.-K.Ng,J.E.Spencer,S.Tantawi,Z.Wu,R.L.Byer,E.Peralta,K.Soong,C.-M.Chang,B.Montazeri,S.J.Wolf,B.Cowan,J.Dawson,W.Gai,P.Hommelhoff,Y.-.C.Huang,C.Jing,C.McGuinness,R.B.Palmer,B.Naranjo,J.Rosenzweig,G.Travish,A.Mizrahi,L.Schachter,C.Sears,G.R.Werner,R.B.Yoder的介电激光加速器,《现代物理学评论》,86(2014)1337-1389中，已知合适的共振结构。共振结构可用于对电子束的电子进行后加速，例如产生高能电子。这种高能电子束的合适应用包括医疗应用的微芯片电子束生成、紧凑型粒子加速器、片上同步加速器和紧凑型电子显微镜。共振结构优选地包括衬底，该衬底包括碳化硅或由碳化硅组成。衬底优选地包括碳化硅或由其组成。优选的共振结构设置在与阴极和/或阳极和/或电子光学器件相同的衬底上。
在一实施例中，电子源具有标靶，该标靶设置和配置为使得电子束撞击标靶以产生X射线。特别是，金属层(如铜、镍或石墨)是合适的标靶。X射线形式的特征性轫致辐射可以在小区域标靶的电子束撞击点处有利地产生，并向外辐射。在本发明的一实施例中，可以通过脉冲操作或通过电子束撞击点的时间变化来减少标靶的准时热负荷。例如，为此，可以使用一个或多个偏转板使电子束静电偏转，例如用于逐行扫描标靶。
标靶优选地具有衬底，该衬底特别优选地包括碳化硅或由其组成。特别优选地，标靶设置在与阴极和/或阳极和/或电子光学器件相同的衬底上。在这种情况下，可以有利地利用碳化硅的良好导热性。本发明特别适用于提供需要良好聚焦电子束的微焦点X射线源。本发明还适用于用于特别是医疗、航空航天和材料研究领域的新型应用的小型化低成本X射线源。
优选的电子源包括电力电子元件，例如用于驱动阴极、阳极、静电透镜和/或介电共振结构。电力电子元件优选地设置在与阴极、阳极、电子光学器件和/或介电共振结构相同的衬底上。例如，从S.Hertel,D.Waldmann,J.Jobst,A.Albert,M.Albrecht,S.Reshanov,A.Schoner,M.Krieger,H.B.Weber的为单片晶圆规模电子器件定制石墨烯/碳化硅界面,《自然通讯》,3(2012)，从S.Hertel,M.Krieger,H.B.Weber的具有外延石墨烯/碳化硅晶体管的单片电路,《固体物理学-快速研究快报》,8(2014)688-691，从EP 2535937 B1和从DE102011016900 A1中，已知合适的元件。
附图说明
下面将参考附图中所示实施例的数个示例以更详细地描述进一步的有利实施例，然而，本发明不限于这些示例。
示意图如下：
图1为根据本发明的电子源的阴极；
图2为根据本发明的电子源，其具有图1的阴极，其中，阴极和阳极设置在公共的衬底上；
图3为图2的电子源，其进一步配置为使得图2的穿孔阳极的石墨烯层与附加的石墨烯层相对；以及
图4为根据本发明的电子源，其具有用于产生X射线的标靶。
具体实施方式
在本发明优选实施例的以下描述中，相同的附图标记表示相同或类似元件。
图1示出了根据本发明的电子源2的阴极1的实施例。电子发射来自阴极1的石墨烯层的边缘3，阴极1处于高负电势。阴极1的边缘3朝向电子源2的阳极4，如图2所示。
附图中所示的电子源2是基于碳化硅上外延石墨烯的材料体系。起始材料是碳化硅衬底5。由于材料特性，市售的HPSI(高纯度半绝缘)4H-SiC特别适用。在对半导体进行湿式化学清洗之后，用于发射边缘3的基座9被光刻图案化并在反应离子蚀刻系统(RIE)中通过干法蚀刻工艺进行蚀刻。在经过另一清洗工艺之后，通过热分解碳化硅表面(硅侧)来制备外延石墨烯层6，如上所引用的K.V.Emtsev等人的论文，通过碳化硅的大气压石墨化实现晶圆尺寸石墨烯层,《自然材料》,8(2009)203-207中已知的。为此，将样品在接近大气压的氩气氛下在炉中加热30分钟至约1700℃。在第二次光刻步骤中，石墨烯区域6被限定在基座上并通过氧等离子体蚀刻步骤暴露出来。因此，去除了多余的石墨烯区域。在最后的光刻步骤中，通过气相沉积5nm钛(Ti)和50nm金(Au)，然后进行剥离工艺，实现了与石墨烯发射器的金属触点7。
在附图中未示出的阴极的替代实施例中，阴极通过使用外延限定的石墨烯条带在空间上逐渐变细。石墨烯条带有几纳米宽。在运行过程中，电流沿着石墨烯条带产生，并且电子从只有几纳米短的边缘发射出来。
为了制备石墨烯条带，可以使用M.Sprinkle等人在上述论文,SiC上石墨烯纳米带的可扩展模板化生长,《自然纳米技术》,5(2010)727-731中描述的方法。纳米晶面首先在(1-10n)晶体表面上产生。正如Sprinkle等人所建议的，这可以通过进行RIE干法蚀刻步骤，然后在大约1200℃进行退火步骤来完成，或通过在1700℃下进行持续30分钟的阶梯聚束过程来完成，其中将样品置于陶瓷碳化硅容器中。在没有碳化硅容器的第二次退火步骤中，石墨烯条带在略低的温度(大约1400℃到1500℃)下在纳米晶面上生长。这利用了石墨烯在这些表面上的生长比在阶梯的Si表面上更快的事实。如上所述进行进一步处理。
附图中所示的阴极1或由石墨烯条带制成的最近描述的阴极的一个或多个发射边缘3可以配备一个或多个碳纳米管。J.R.Sanchez-Valencia等人在上述论文,单手性碳纳米管的受控合成,《自然》,512(2014)61中描述的方法适用于制备这些纳米管。
在附图中未示出的阴极的另一替代实施例中，阴极形成为石墨烯-石墨烯隧道触点或石墨烯-石墨烯纳米桥。发明人已经发现，可用于提取电子的空间受限电子等离子体形成在这种隧道触点或纳米桥的正极上方。由于其光发射类似于2000K的黑体辐射，因此可以预期相应的能量色散(约200meV)。
为了制备石墨烯-石墨烯隧道触点，使用光刻和氧等离子体蚀刻在基座上制备两个石墨烯表面，使得仅约50nm宽度的薄石墨烯通道在基座边缘连接两个石墨烯表面。如上所述，每个石墨烯表面都与Ti/Au触点接触。然后使用电烧工艺打开薄石墨烯通道，从而形成大约1到3nm宽的间隙，也称为纳米间隙。在电烧工艺过程中，大约0到100V的电压斜坡被施加到空气中的两个Ti/Au触点。这会导致通过石墨烯通道的电流上升并将其加热，从而导致石墨烯通道局部“烧毁”。这表现为电流下降，此时电压斜坡立即中断。通过重复该过程，可以通过欧姆电阻调整纳米间隙的大小。
在电子源2的运行期间，从阴极1发射的电子束8的电子使用提取电压向穿孔阳极4加速。这种穿孔阳极4的最简单实施例如图2所示。为了生成该阳极，用于阴极1的基座9和具有形成阳极4的通道11的中断的阳极棒10都在相同的RIE干法蚀刻步骤中产生。在随后的石墨烯图案化过程(光刻和氧等离子体蚀刻)中，石墨烯层12留在阳极棒10上并使用Ti/Au触点(未示出)接触；为此不需要附加的工艺步骤。为了提高穿孔阳极的性能，还可以对阳极棒10进行掺杂。为此，在石墨烯生长过程之前以光刻方式限定阳极棒10的注入掩模，并且阳极棒10通过离子注入进行掺杂(例如用氮离子)，以便实现良好导电性；合适的氮浓度为1019cm-3。然后用碳保护膜覆盖样品，在1700℃下固化注入损伤30分钟，然后激活掺杂。然后通过在氧气中在800℃下氧化30分钟来去除保护膜，并再次清洁样品。如上所述进行进一步制备。
为了得到传统穿孔阳极的更精确的等同物，可以通过盖住前述结构来生成封闭结构。为此，对第二碳化硅衬底13进行图案化，以便形成用于上侧的镜像阳极棒14，如图3所示。这种图案化通过使用与之前描述的用于底面的相同工艺步骤(包括石墨烯生长)来完成。然后将两个半导体晶圆压在一起并通过晶圆键合工艺夹紧、胶合或键合在一起。因此，电子源2的元件位于芯片内部并且因此附加地受到保护以免受外部影响。电子束8通过穿孔阳极的横向开口离开。
以与该穿孔阳极相同的方式，可以制作具有适当触点的第二棒(图中未示出)，其执行用于调节电子束强度的维纳尔圆柱电极的功能。
图4示出了图2所示的电子源2的进一步发展，其附加地具有靶标15，以便能够用于产生X射线16。为了制备，倾斜的靶标基座17的开口在进一步的光刻步骤中被图案化。该工艺步骤应在阴极基座9和阳极棒10的图案化之前进行。倾斜的靶标区域通过各向同性RIE干法蚀刻步骤(即在更高的工艺压力下)、通过灰度光刻或通过选择性电化学蚀刻来实现。在电化学蚀刻方法中，铝是在石墨烯生长之前以斜入射方式注入的；电化学过程选择性地去除了铝掺杂区域。目标金属化是通过金属层(例如铜或镍)的气相沉积，通过光刻限定的掩模，然后进行剥离工艺来实现的。金属和层厚度取决于具体应用。典型的层厚度在10nm到1μm之间。如上所述进行进一步的工艺步骤。
Claims (16)
1.一种用于通过阴极(1)产生电子束(8)的电子源(2)，其特征在于，所述电子源(2)进一步包括所述阴极(1)的具有碳化硅的衬底(5)。
2.根据权利要求1所述的电子源(2)，其特征在于，所述阴极(1)包括由所述衬底(5)的所述碳化硅外延生长的石墨烯层(6)。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的电子源(2)，其特征在于，所述电子源(2)进一步具有阳极(4)。
4.一种用于产生电子束(8)的电子源(2)，所述电子源(2)包括具有石墨烯层(12)的阳极(4)。
5.根据权利要求3或4所述的电子源(2)，其特征在于，所述阳极(4)设置在具有碳化硅的衬底(5)上。
6.根据权利要求3-5中的任一项所述的电子源(2)，其特征在于，所述阴极(1)和所述阳极(4)设置在相同的衬底(5)上。
7.根据权利要求3-5中的任一项所述的电子源(2)，其特征在于，所述阳极包括第二衬底。
8.根据权利要求3-7中的任一项所述的电子源(2)，其特征在于，所述阴极的石墨烯层(6)设置为使得电子在所述阴极(1)的所述石墨烯层的边缘(3)发射以向所述阳极(4)加速。
9.根据权利要求2-8中的任一项所述的电子源(2)，其特征在于，所述阴极的所述石墨烯层配置为条带。
10.根据权利要求3-9中的任一项所述的电子源(2)，其特征在于，所述阴极具有石墨烯-石墨烯隧道触点或石墨烯-石墨烯纳米桥，所述石墨烯-石墨烯隧道触点或石墨烯-石墨烯纳米桥设置为使得从所述石墨烯-石墨烯隧道触点或石墨烯-石墨烯纳米桥的周围发射电子以向所述阳极加速。
11.根据权利要求1-9中的任一项所述的电子源(2)，其特征在于，所述阴极(1)包括碳纳米管。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的电子源(2)，其特征在于，所述电子源(2)具有用于聚焦电子束(8)的至少一个静电透镜。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的电子源(2)，其特征在于，所述电子源(2)具有介电共振结构以加速所述电子束(8)的电子。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的电子源(2)，其特征在于，所述电子源(2)包括标靶(15)，所述标靶(15)设置和配置为使得所述电子束(8)撞击所述标靶(15)以产生X射线(16)。
15.根据权利要求3-14中的任一项所述的电子源(2)，其特征在于，所述电子源(2)包括电力电子元件，其设置在与所述阴极(1)和/或所述阳极(4)相同的衬底(5)上。
16.一种用于产生电子束(8)的方法，其中，电子从具有包括碳化硅的衬底(5)的阴极(1)发射和/或向包括石墨烯层(12)的阳极(4)加速。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |