[发明专利]一种基于碳纳米管的X射线源及其制备方法

说明书

本发明实施例提供了一种基于碳纳米管的X射线源及其制备方法，通过第一金属球从碳纳米管生长基底上吸附预先分立的碳纳米管并将其转移至电子源通孔内，相比通过墨水转移碳纳米管的方法，避免了转移过程中碳纳米管的污染；通过第二金属球与密封通孔周边阴极电极的键合构成了X射线源的密封结构，便于规模化实现器件的密封；第一、第二金属球通过引线键合过程制备，引线键合过程为标准化过程，所使用的仪器也是标准化设备，通过第一金属球吸附碳纳米管实现碳纳米管的转移，能够将碳纳米管的转移过程标准化，而通过第二金属球制备密封结构，能够将器件真空封装过程规模化，有利于实现整个X射线源生产过程的标准化，具备规模化应用前景。

技术领域

本发明涉及真空微电子器件领域，尤其是涉及一种基于碳纳米管的X射线源及其制备方法。

背景技术

微型X射线源在安全检查、医疗检测、癌症治疗、工业探伤等领域具有广阔应用。典型的微型X射线源由电子发射源、间隔绝缘体、阳极靶材构成，其基本原理是电子发射源发射电子，经外接高电压加速后轰击阳极靶材，致使靶材原子发生电子跃迁并伴有轫致辐射，从而产生X射线。典型的电子发射源通常包括热发射电子源和场发射电子源。其中热发射电子源功耗高、散热要求高，因而制约了微型X射线源体积的进一步缩小。而场发射电子源功耗低，尤其是利用微纳加工工艺制备的、基于新型纳米材料的场发射电子源，正在成为新型片上X射线源的关键组成部分。

碳纳米管是近年来场发射电子源最常用的纳米材料。相比于传统金属、硅针尖阵列构成的场发射电子源器件，碳纳米管材料具有场发射电流密度大、对器件封装真空度要求较低等优点。典型的基于碳纳米管材料的X射线源直接在器件阴极基底上生长碳纳米管材料，需要运用光刻、金属沉积等微纳加工工艺对催化剂材料进行图形化，且器件基底及电极材料需与碳纳米管高温生长环境及最终的真空封装工艺相兼容，因此此类方法工艺复杂、灵活性差。

此外，现有基于碳纳米管的X射线源的制备方法中，采用混合有碳纳米管的墨水将碳纳米管从生产基底转移到器件基底，在转移过程中容易造成碳纳米管污染；且转移过程中的偶然因素较多，不能进行规模化生产。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于碳纳米管的X射线源及其制备方法，用于解决现有基于碳纳米管的X射线源的制备方法中，采用混合有碳纳米管的墨水将碳纳米管从生产基底转移到器件基底，在转移过程中容易造成碳纳米管污染；且转移过程中的偶然因素较多，不能进行规模化生产的问题。

针对以上技术问题，第一方面，本发明实施例提供了一种基于碳纳米管的X射线源，包括：

贯穿阴极电极和阴极基底的至少一个电子源通孔、作为电子发射源的碳纳米管，以及在每一电子源通孔内用于固定碳纳米管，并使得碳纳米管与所述阴极电极形成电连接的固连结构；

其中，所述固连结构为，引线键合过程中形成的第一金属球从碳纳米管的生长基底中吸附预先分立的碳纳米管后，与所述阴极电极键合形成的结构。

进一步地，所述X射线源的阴极体中还包括贯穿所述阴极电极和所述阴极基底的至少一个密封通孔，以及对每一密封通孔进行密封的密封结构；

其中，所述密封结构为，引线键合过程中形成的第二金属球与所述阴极电极键合形成的结构。

进一步地，对任一密封通孔进行密封的密封结构为，将第二金属球放置于阴极电极上对所述任一密封通孔局部遮挡的位置，在所述X射线源的内腔中形成真空环境后，通过热压键合使得所述第二金属球发生塑性形变，并与所述阴极电极发生键合后形成的结构。

进一步地，所述第一金属球的直径大于所述电子源通孔的直径，所述第二金属球的直径大于所述密封通孔的直径。

进一步地，所述X射线源的阴极体和所述X射线源的阳极体之间还包括门控电极；

所述门控电极中的通孔与所述阴极体中的电子源通孔的位置相对应；