專利名稱：：穩(wěn)定和受控的電子源,電子源的矩陣系統(tǒng)以及它們的生產(chǎn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及微電子學(xué)，包括真空微電子學(xué)，更具體地涉及場致發(fā)射器件，特別是場致發(fā)射陰極射線管，以及涉及其它場致發(fā)射器件，諸如場致發(fā)射顯示器，用于電子槍、用于微波器件的電子源等等?，F(xiàn)有技術(shù)近年來，考慮了用于實現(xiàn)場致發(fā)射的各種實例，包括通過使用平面結(jié)構(gòu)上的缺陷造成的發(fā)射，這些缺陷用作為場致發(fā)射的引發(fā)劑[1，2]。通過特殊方法作為場致發(fā)射引發(fā)劑制備的場致發(fā)射體(尖觸點、刀片等)與這些缺陷相比較，從實現(xiàn)常規(guī)的多個陣列的場致發(fā)射體的容易性和在大面積上控制陣列的生長方面來看，具有許多優(yōu)點。然而，實際上，當(dāng)常規(guī)的陣列劣于帶有均勻性的缺陷的偶發(fā)的分布的結(jié)構(gòu)時，常常出現(xiàn)問題。場致發(fā)射體給出的電子流在穩(wěn)定性和可控制性方面的麻煩也是熟知的。多個場致發(fā)射體陣列的場致電子發(fā)射的一致性方面的麻煩具有同樣的性質(zhì)。一致性典型地由用來均衡流過多個場致發(fā)射體陣列的不同的場致發(fā)射體的電子電流的鎮(zhèn)流電阻來確保。各種設(shè)計和工藝解決辦法被使用來克服場致發(fā)射體的麻煩(問題)。一種控制的電子源是已知的，其中場致發(fā)射體被連接到被用作為穩(wěn)流電子源的MOSFET的漏極[3，4]。在這樣的電子源中，場致發(fā)射電流的穩(wěn)定性和可控制性的問題被成功地解決。然而，在電子源中晶體管p-n結(jié)被放置在基片上，其上也放置了場致發(fā)射體，以及控制電極被安排在場致發(fā)射體與荷電載流子源之間，該荷電載流子源也被放置在基片上。這大大地增加象素所化費的面積，因此，降低了基于這樣的電子源的場致發(fā)射顯示器的分辨力。在專利[5]中成功地實現(xiàn)了與控制元件的空間安排相組合的、穩(wěn)定性和可控制性問題的解決方案。這里，在電子源中一個二極管被放置在發(fā)射器基極，用于場致發(fā)射電流的穩(wěn)定性和可控制性。這樣的設(shè)計原理上最少降低電子源尺寸三倍，因為它的控制部件與場致發(fā)射體本身取相同的位置。這樣的電子源允許調(diào)整電壓，以使得用于場致發(fā)射體的啟動電壓被降低，這樣，確保了均勻發(fā)射。多個發(fā)射體，通過二極管工作和實際用作為鎮(zhèn)流電阻，被放置在陰極射線管電極上。這樣的設(shè)計確保場致發(fā)射的均勻性，同時確保它的可控制性。然而，在[5]中提出的、場致發(fā)射電流的穩(wěn)定性和控制的元件不足以用來成功地解決均勻性和可控制性的問題。在專利[6]中，實現(xiàn)了更完全地使用場致發(fā)射體的優(yōu)點。場致發(fā)射體被考慮為空間分布的物體(其各個部件用作為器件的功能性元件)，而不被考慮為場致發(fā)射的“物微?！?，但不用它們的各個部件的空間特征。按照專利[6]，把用于受控電子源的元件從平面的安排(如在[3，4]中完成的)變換成垂直安排。因此，場致發(fā)射電流的穩(wěn)定和控制上的主要角色被分配到場致發(fā)射體的實體和表面，除了其頂部的通常的角色。類似于專利[3-5]，在[6]中，萃取電極作用到位于發(fā)射體頂部的電極。在[6]中，電子源被認(rèn)為其中場致發(fā)射體具有足夠的長度和厚度。所以，從控制電極或載流子(諸如[5]中的二極管)的作用的觀點出發(fā)，最少考慮電子源的四個區(qū)域-放置場致發(fā)射體的基片；-場致發(fā)射體的底部；-場致發(fā)射體的頂部；-它們的實體。這些是選擇性激活的區(qū)域，或激活區(qū)域。所以，激活區(qū)域是在基片上、在場致發(fā)射體的實體上、在它的底部的或在它的頂部的區(qū)域。荷電載流子源與場致發(fā)射體的連接是通過該區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的，以及從一個區(qū)域到另一個區(qū)域的場致發(fā)射電流的控制，通過激發(fā)和萃取被實施。然而，在某些情況下，在[6]中，不能實現(xiàn)對荷電載流子電流的這樣的控制。這涉及到這樣的事實，場致發(fā)射體在相當(dāng)高的電場，例如陽極的電場的作用下，不單受到它對場致發(fā)射體的頂部的區(qū)域的影響也受到它對所有的實體的影響。結(jié)果，這樣的電場，作用到場致發(fā)射體，“短路”各種勢壘和控制元件。通過在專利[6]中所使用的“濕的”或“干的”蝕刻制備場致發(fā)射體的方法導(dǎo)致形成具有激活區(qū)域域的長度1與直徑d的小的比值的發(fā)射體。在這種情況下，為了控制場致發(fā)射電流，必須使用太大的電壓，以便補(bǔ)償大的外部電場(例如，陽極的電場)的作用。事實上，如果包含p型導(dǎo)電性部分的場致發(fā)射體被放置在由陽極形成的電場E中(圖3C)，則第一p-n結(jié)04的第一部分的邊界被Ej移到p區(qū)。在某個數(shù)值Et下，第一結(jié)04接近于第二結(jié)06到這樣的程度，以使得來自n區(qū)c的電子開始隧道通過變窄的勢壘到達(dá)場致發(fā)射體。這使得電子從場致發(fā)射體發(fā)射。這是在外部電場下的“短路(shortingout)”。在傳統(tǒng)的(圖3A)實例和在考慮的[6]實例中，在場致發(fā)射體附近控制電極的存在可補(bǔ)償穿透的電場的作用，這樣，“鎖定”了第二n區(qū)c的荷電載流子。然而，已經(jīng)獲知，在[6]中所考慮的幾何尺寸，p區(qū)的長度1是可以與寬度d相比較的或甚至短于d。正如所獲知的，為了鎖定荷電載流子，控制電極02或08的橫向電場的數(shù)值必須是能與負(fù)責(zé)荷電載流子流的縱向電場相比較的。這使得必須把大的電壓加到控制電極上。此外，在專利[6]中，控制電極激發(fā)荷電載流子流過激活的區(qū)域，以及從場致發(fā)射體萃取電子。這樣，電子發(fā)射是穩(wěn)定的和被控制的，同時，[6]中的控制電極不鎖定荷電載流子通過激活區(qū)域的流動。以上的控制電極的功能，-激發(fā)荷電載流子的流動，使得在[6]中提到的p區(qū)的近似尺寸必須為“厚度上不大于幾個微米，一般是亞微米量級的厚度”(見[6]中最后一段，第8列)。這意味著[6]的作者們不考慮通過“鎖定”功能提供控制電極的可能性，結(jié)果，他們考慮一種設(shè)計是對于激發(fā)是剛好足夠的，但不足以在強(qiáng)的外部電場影響下鎖定電子移動。然而，已經(jīng)獲知，如果控制電極能夠鎖定電流，則有可能使用小的(以絕對值計)負(fù)壓用于鎖定電流。剛才提到的方法從實際觀點看來是非常重要的-在不同的驅(qū)動系統(tǒng)中使用低電壓“電鍵”，例如在場致發(fā)射顯示器中。這樣的實例在[6]中由于小的1/d的特征值而無法實現(xiàn)，[6]中提出的設(shè)計所給出的1/d大約等于1。在本發(fā)明中，由于以下措施，克服了該缺點，在其中為了場致發(fā)射的穩(wěn)定性和控制性，使用了特征量1/d＞＞1的晶須(“細(xì)絲晶體”)。在本發(fā)明中也提出了用于制備帶有橫向p-n結(jié)的晶須的方法。結(jié)果，所建議的設(shè)計允許借助于鎖定荷電載流子電流來控制場致發(fā)射。所提出的方法在創(chuàng)建有效的長的壽命的平板顯示器方面是特別重要的。事實上，陽極(加速)電場越高，它們的熒光物越有效和越長壽，因為在較高的電壓下，效率較高。另外，在這樣的器件中陽極電壓增加，從而降低電流時，熒光物的耐用性提高。高的加速電壓允許使用保護(hù)涂層(例如，鋁)，它阻止熒光物分解，并且由于光反射而增加亮度。此外，降低電流對于場致發(fā)射體本身(特別是對于半導(dǎo)體發(fā)射器)是有用的，因為在高的電流下，發(fā)射器被加熱會造成它們的惡化。在本發(fā)明中，提出了對于基于使用外延地生長的晶須的場致發(fā)射電流的穩(wěn)定性和控制的各種可能性。通過晶須生長，比值1/d可以被實現(xiàn)為5-10倍或更大。此外，采樣晶須生長的場致發(fā)射體，可以實現(xiàn)控制電極的形狀變化和創(chuàng)建的很大的可能性。具體地，圖4c上給出了帶有臺階形狀的發(fā)射體的設(shè)計。按照本發(fā)明，場致發(fā)射體由晶須實現(xiàn)，包括至少一個勢壘(例如，n，n+，p，p+，或p-n結(jié))，即勢壘被放置在場致發(fā)射體的實體中，它是在基片以上(即在它本身的底部以上)的某個高度h＞0。同時，在[3，5]中，勢壘之一被放置在場致發(fā)射體的底部，它或者在基片的上層或者低于基片。如上所述，激活區(qū)域可被放置在場致發(fā)射體的底部[5]，頂部[3，5]，或基片[3]上，以及在場致發(fā)射體的實體中[6]。在本發(fā)明中，提出一個實例，其中激活區(qū)域被放置在場致發(fā)射體的側(cè)面，或在與場致發(fā)射體的基片直接與間接接觸的材料的實體內(nèi)。激活區(qū)域也可以被放置在被安排在絕緣基片上的薄的表面導(dǎo)電層中。這樣，正如本發(fā)明提出的受控電子源的實例不單解決把穩(wěn)定和控制元件從它們的平面安排轉(zhuǎn)移到垂直安排的問題(以及，這樣，提高器件的分辨率)，也允許通過低電壓保存發(fā)射電流的可控制性。這樣，這允許在低的和高的外部電場下實現(xiàn)所述的可控制性。在專利[6]中，如上所述，提出了用于制造帶有橫向p-n結(jié)的場致發(fā)射體的方法。然而，這個方法不能得到給出必要的功能性特征的場致發(fā)射體的最佳幾何參量。用于生長取向的晶須陣列的方法是已知的[7，8，9，10]。然而，這些方法并不包含用于制備如p-n那樣的結(jié)的步驟。在本發(fā)明中，提出了這樣的步驟。發(fā)明概要提出了一種電子源，包括場致發(fā)射體，基片，荷電載流子源，和至少一個鎮(zhèn)流電阻。場致發(fā)射體是由在基片上生長的晶須實現(xiàn)的，以及至少一個鎮(zhèn)流電阻以呈現(xiàn)為場致發(fā)射體的實體中的邊界的勢壘來實現(xiàn)，邊界由帶有不同種類的導(dǎo)電性的材料的接觸而構(gòu)成。在電子源中，場致發(fā)射體是由至少一個半導(dǎo)體材料實現(xiàn)的。電子源中的至少一個勢壘由帶有不同導(dǎo)電性的材料的結(jié)(諸如n，n+，p，p+等)構(gòu)成。至少一個勢壘由與荷電載流子流動方向交叉的絕緣層構(gòu)成，場致發(fā)射體由尖觸點構(gòu)成，尖觸點包含兩個同軸部分，寬的下面的部分和更窄的上面的部分。場致發(fā)射體也可由刀片構(gòu)成。場致發(fā)射體的尖觸點被變尖和被涂覆以鉆石或鉆石樣的材料，以及涂層也可變尖。在電子源的另一個實例中，勢壘由場致發(fā)射體的實體與被放置在場致發(fā)射體的表面上的導(dǎo)電層之間的邊界構(gòu)成。在電子源中，至少一個鎮(zhèn)流電阻以呈現(xiàn)為場致發(fā)射體的實體中的邊界的勢壘來實現(xiàn)，邊界由帶有不同種類的導(dǎo)電性的材料的接觸而構(gòu)成。場致發(fā)射體由至少一個半導(dǎo)體材料實現(xiàn)，以及導(dǎo)電層也由至少一個半導(dǎo)體材料實現(xiàn)。場致發(fā)射體中至少一個勢壘由帶有不同導(dǎo)電率的材料的結(jié)(諸如n，n+，p，p+等)構(gòu)成。在電子源的另一個實例中，至少一個勢壘由與荷電載流子流動方向交叉的絕緣層構(gòu)成，場致發(fā)射體由尖觸點或由刀片構(gòu)成。在尖觸點形狀的情況下，場致發(fā)射體包含兩個同軸部分，寬的下面的部分和更窄的上面的部分。場致發(fā)射體也可由刀片構(gòu)成。場致發(fā)射體的尖觸點變尖和用鉆石或鉆石樣的材料涂覆，涂層也變尖。荷電載流子源通過基片和或?qū)щ妼颖贿B接到場致發(fā)射體，該導(dǎo)電層直接地或經(jīng)過絕緣層被放置在場致發(fā)射體的表面上。在電子源的再一個實例中，基片具有尖觸點的形狀，以及由絕緣體和導(dǎo)電層構(gòu)成，鎮(zhèn)流電阻由該層實現(xiàn)。電子源中的導(dǎo)電層包含至少一個用于荷電載流子的勢壘。電子源中的至少一個勢壘由帶有不同導(dǎo)電率的材料的結(jié)(諸如n，n+，p，p+等)構(gòu)成，以及至少一個勢壘由與荷電載流子流動方向交叉的絕緣層構(gòu)成，在再一個實例中，電子源可被控制成包含至少一個控制電極。電子源可包含在場致發(fā)射體的實體中和或在表面上的至少一個激活區(qū)域。激活區(qū)域可被實現(xiàn)在導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層直接地或經(jīng)過絕緣層被放置在基片的表面和/或場致發(fā)射體的表面上。至少一個控制電極被放置在用于荷電載流子的一個勢壘附近，或經(jīng)過絕緣層放置在場致發(fā)射體的側(cè)面上，控制電極由真空縫隙與場致發(fā)射體分開，或沿著場致發(fā)射體放置?？刂齐姌O可以與場致發(fā)射體的側(cè)面直接接觸?？刂频碾娮釉粗械幕梢允墙Y(jié)晶體，或可以由絕緣體和被放置在絕緣體上的導(dǎo)電層實現(xiàn)。基片可以由具有取向的單晶材料(111)實現(xiàn)。基片的表面可以涂覆以對于電子是透明的材料，它阻止化學(xué)元素從控制的電子源的表面流出。該材料是鉆石或鉆石樣的碳。本發(fā)明也考慮包含至少兩個控制的電子源的的控制的電子源矩陣。該矩陣可包含二維系統(tǒng)，具有互相垂直的受控電子源行，電子源的至少一個控制電極具有擋板形狀，它由鉆石或鉆石樣的材料實現(xiàn)。其上安裝有控制的電子源的基片由被放置在絕緣體上的導(dǎo)電性材料實現(xiàn)。矩陣包含形成兩種系統(tǒng)的導(dǎo)電總線，其中每種系統(tǒng)的總線互相平行，而兩種不同的系統(tǒng)的總線互相垂直，兩種系統(tǒng)被放置在兩層上，由絕緣層分開。本發(fā)明也提出用于制備控制的電子源的方法，包括形成場致發(fā)射體的固體基片，每個場致發(fā)射體包含由具有不同的導(dǎo)電性的材料構(gòu)成的至少一個橫向結(jié)，形成靠近這樣的結(jié)的至少一個控制電極，其中場致發(fā)射體由通過蒸汽-液體-固體機(jī)制而外延生長的晶須實現(xiàn)。場致發(fā)射體的實施可包括在基片上形成空穴和在空穴的底部放置溶劑微粒。場致發(fā)射體的實施也可包括在基片上放置溶劑微粒和在微粒周圍進(jìn)行基片的蝕刻。按照以上所述，方法包括用于形成場致發(fā)射體的另一個程序過程，也就是說，放置具有第一類導(dǎo)電性的源材料與其上帶有溶劑微粒的基片相對，生長具有第一類導(dǎo)電性的晶須，把其頂部具有珠滴的生長的晶須進(jìn)行穩(wěn)定冷卻，把惰性氣體引入到氣體環(huán)境，同時降低基片的溫度，改變用于另一個源的源材料，具有第二類導(dǎo)電性，把其頂部具有珠滴的生長的晶須進(jìn)行穩(wěn)定加熱，把惰性氣體引入到氣體環(huán)境，同時提高基片的溫度，以及生長具有第二類導(dǎo)電性的晶須。該方法也包括改變源材料兩次以上的可能性。按照以上所述，方法也可包括用于形成場致發(fā)射體的另一個程序過程，包括在包含組成基片的元素的氣體環(huán)境中生長晶須，把摻雜氣體混合物引入到氣體環(huán)境。按照本方法，場致發(fā)射體的形成可以包括一個以上的、把不同的氣體摻雜混合物引入到氣體環(huán)境中的程序過程。附圖簡述圖1顯示了按照現(xiàn)有技術(shù)[5]的場致發(fā)射陽極射線管。1-基片；2-陰極；3-二極管；4-金屬層；5-半導(dǎo)體層；6-發(fā)射器；7-絕緣層；8-控制電極。圖2a，2b顯示了按照現(xiàn)有技術(shù)[3]的場致發(fā)射體件。圖3a，3b顯示了按照現(xiàn)有技術(shù)[6]的場致發(fā)射體件。01-場致發(fā)射體的頂部；02-控制電極；03-絕緣體；04-勢壘(結(jié))；06-墊壘(控制結(jié))；08-控制電極；09-基片的導(dǎo)電部分；09i-基片的絕緣部分；a，b，c-各種導(dǎo)電性的區(qū)域；e-激活區(qū)域的位置。圖3c顯示了帶有現(xiàn)有技術(shù)的各種功能區(qū)域的場致發(fā)射體件。E-外部電場；Ej-在各種值的外部電場的影響下結(jié)(例如，p-n)邊界的各個位置；Et-當(dāng)電子流過結(jié)時的結(jié)邊界的位置；1-激活區(qū)域的長度；d-激活區(qū)域的寬度。圖3d顯示按照[6]的用于制備場致發(fā)射體的方法。12，13，14-帶有不同種類導(dǎo)電性的層。圖4a，4b，4c，4d，4e顯示了按照本發(fā)明的穩(wěn)定的電子源。q-荷電載流子的可能的運動；h-勢壘位置超過基片的高度；00-如果荷電載流子是通過表面層提供的，則是絕緣體；00-如果荷電載流子是通過基片提供的，則是導(dǎo)電材料。圖5a，5b，5c，5d顯示了按照本發(fā)明的控制的電子源。圖6a顯示了按照本發(fā)明的控制的電子源的矩陣系統(tǒng)。07-口面。控制電極行01和08互相垂直，二者一起實現(xiàn)矩陣系統(tǒng)的發(fā)射的控制。圖6b顯示了按照本發(fā)明的控制的電子源的矩陣系統(tǒng)?？刂齐姌O行02和基于基片的絕緣部分09i的基片的導(dǎo)電條帶行09互相垂直，二者一起實現(xiàn)矩陣系統(tǒng)的發(fā)射的控制。圖7顯示了帶有橫向勢壘(結(jié))的生長的硅晶須。15-由硅的結(jié)晶體和溶劑組成的固體化的珠滴；通過作用到用化學(xué)蝕刻的硅的晶須上，晶須被變換成尖觸點，同時去除珠滴。用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳實例例1．用于實現(xiàn)穩(wěn)定的電子源的、使用勢壘作為鎮(zhèn)流電阻的、最典型的實例為如下。n型硅的薄層被放置在外延到基片的p型硅尖觸點上，(圖4d)。在p型硅和涂覆的n型硅之間的結(jié)起到鎮(zhèn)流電阻的作用。例2．用于實現(xiàn)控制的電子源的、使用控制元件的垂直安排的、最典型的實例為如下。尖觸點的上部由n型材料實現(xiàn)。尖觸點的下部以及相鄰的基片由n型材料實現(xiàn)?？刂齐姌O被放置在尖觸點的中部，它由p型材料實現(xiàn)?？刂齐姌O具有延伸的長度，被放置在尖觸點的表面上，以及和它有直接的接觸(圖5c)。當(dāng)電壓Vopen被加到控制電極時，倒置層在b區(qū)沿著場致發(fā)射體被引入，以及來自區(qū)c的電子開始通過倒置層穿透到區(qū)a。然后，電子在陽極電壓的作用下從場致發(fā)射體發(fā)射。例3．用于實現(xiàn)控制的電子源的矩陣系統(tǒng)的、使用控制元件的垂直安排的、最典型的實例為如下。成排的變尖的生長晶須的場致發(fā)射體01被形成在具有結(jié)晶的取向(111)的硅的導(dǎo)電基片09上，見圖6a。平行的控制電極行08的系統(tǒng)被形成在場致發(fā)射體的表面上，絕緣層03被放置在場致發(fā)射體與控制電極之間。然后，絕緣玻璃層03’被放置在結(jié)構(gòu)上。此后，一組平行條帶02被放置在玻璃上，以及中心對稱空腔07被形成在相應(yīng)于發(fā)射體的位置上，以使得每個發(fā)射體的上部(“頂部”)是在它們的底部上升的空腔的中心。重要的是條帶組02垂直于平行的控制電極行08的系統(tǒng)。為了得到來自給定的場致發(fā)射體的發(fā)射，必須把電壓Vopen加到控制電極08的系統(tǒng)中的一行控制電極上，同時，把電壓Vert加到組02中的條帶上。在該行控制電極和該條帶的交叉點處，總和的電壓Vopen+Vert進(jìn)行激勵發(fā)射。參考文獻(xiàn)1．I.Brodie，P.R.Schwoebel，VacuumMicroelectronicDevices(真空微電子器件)，ProceedingsoftheIEEE.Vol.82，No.7，July19942．W.Zhu，G.P.Kochanski，S.Jin，andL.Siebles.J.Appl.Phys，.78(1995)27073．H.F.Gray，Regulatablefieldemitterdeviceandmethodofproductionthereof.(可調(diào)整的場致發(fā)射體件和產(chǎn)生場致發(fā)射體件的方法)，USPat.5359256，CI313/169(1994)4.JunjiIton，TakayukiHirano，andSeigoKanemaru，Ultrastableemissionfromametal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor-structuredSiemittertip(從金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的硅發(fā)射器尖觸點的超穩(wěn)定發(fā)射)，Appl.Phys.Lett.69(11)，9September1996，p.15775．YoichiKobori，MitsuruTanaka，F(xiàn)ieldemissioncathode(場致發(fā)射陰極射線管)，USPat.5162704，CI315/349(1992)6．SeigoKanemaru，JunjiIton，F(xiàn)ieldemitterhavingsource，channel，anddrainlayers(具有源極、信道和漏極層的場致發(fā)射體)，USPatent5710478，Dateofpatent20.01.19987．E.I.Givargizov，Methodandapparatusforgrowingorientedwhiskerarray(用于生長取向的晶須陣列的方法和設(shè)備)，RUPatent2.099.808，20.12.19978．YoshinoriTerui，RyuichiTerasaki，Methodforproducingsinglecrystal，andneedle-likesinglecrystal(用于產(chǎn)生單個晶體和針形單個晶體的方法)，USPatent#5，544，617，Dateofpatent13.08.19969．DidierPribatetal，Methodforthecontrolledgrowthofcrystalwhiskersandapplicationthereoftothemakingoftipmicrocathodes(用于控制生長晶體晶須的方法，及其制造尖觸點微陰極射線管的應(yīng)用)10．MichioOkajimaetal，F(xiàn)abricationmethodoffinestructure(精細(xì)結(jié)構(gòu)的制造方法)，USPatent5，381，753，Dateofpatent17.01.199權(quán)利要求1．包括場致發(fā)射體、基片、荷電載流子源、至少一個鎮(zhèn)流電阻的電子源，其中場致發(fā)射體是由在基片上外延生長的晶須實現(xiàn)的；至少一個鎮(zhèn)流電阻以呈現(xiàn)為場致發(fā)射體中的邊界的勢壘來實現(xiàn)，邊界由帶有不同種類的導(dǎo)電性的材料的接觸而構(gòu)成。2．按照權(quán)利要求1的電子源，其特征在于，其中場致發(fā)射體由至少一種半導(dǎo)體材料實現(xiàn)。3．按照權(quán)利要求2的電子源，其特征在于，其中至少一個勢壘由帶有不同導(dǎo)電性的材料的結(jié)(諸如n，n+，p，p+等)構(gòu)成。4．按照權(quán)利要求1-3的任一項的電子源，其特征在于，其中至少一個勢壘由與荷電載流子流動方向交叉的絕緣層構(gòu)成。5．按照權(quán)利要求1-4的任一項的電子源，其特征在于，其中場致發(fā)射體由尖觸點構(gòu)成。6．按照權(quán)利要求1-5的任一項的電子源，其特征在于，其中場致發(fā)射體包含兩個同軸部分，寬的下面的部分和更窄的上面的部分。7．按照權(quán)利要求1-4的任一項的電子源，其特征在于，其中場致發(fā)射體由刀片構(gòu)成。8．按照權(quán)利要求1-7的任一項的電子源，其特征在于，其中場致發(fā)射體的尖觸點被變尖和被涂覆以鉆石或鉆石樣的材料。9．按照權(quán)利要求8的電子源，其特征在于，其中鉆石或鉆石樣的涂層被變尖。10．包括場致發(fā)射體、基片、荷電載流子源、至少一個鎮(zhèn)流電阻的電子源，其中場致發(fā)射體是由在基片上外延生長的晶須實現(xiàn)的；至少一個鎮(zhèn)流電阻以由場致發(fā)射體與被放置在場致發(fā)射體的表面上的導(dǎo)電層之間的邊界構(gòu)成的勢壘來實現(xiàn)。11．按照權(quán)利要求10的電子源，其特征在于，其中至少一個鎮(zhèn)流電阻以呈現(xiàn)為場致發(fā)射體中的邊界的勢壘來實現(xiàn)，邊界由帶有不同種類的導(dǎo)電性的材料的接觸而構(gòu)成。12．按照權(quán)利要求10、11的電子源，其特征在于，其中場致發(fā)射體由至少一個半導(dǎo)體材料實現(xiàn)。13．按照權(quán)利要求10-12的任一項的電子源，其特征在于，其中導(dǎo)電層由至少一個半導(dǎo)體材料實現(xiàn)。14．按照權(quán)利要求10-13的任一項的電子源，其特征在于，其中至少一個勢壘由帶有不同導(dǎo)電性的材料的結(jié)(諸如n，n+，p，p+等)構(gòu)成。15．按照權(quán)利要求10-14的任一項的電子源，其特征在于，其中至少一個勢壘由與荷電載流子流動方向交叉的絕緣層構(gòu)成。16．按照權(quán)利要求10-15的任一項的電子源，其特征在于，其中場致發(fā)射體由尖觸點構(gòu)成。17．按照權(quán)利要求10-16的任一項的電子源，其特征在于，其中場致發(fā)射體包含兩個同軸部件，寬的下面的部件和更窄的上面的部件。18．按照權(quán)利要求10-15的任一項的電子源，其特征在于，其中場致發(fā)射體由刀片構(gòu)成。19．按照權(quán)利要求10-18的任一項的電子源，其特征在于，其中場致發(fā)射體的尖觸點變尖和被涂覆以鉆石或鉆石樣的材料。20．按照權(quán)利要求19的電子源，其特征在于，其中鉆石或鉆石樣的涂層被變尖。21．按照權(quán)利要求10-20的任一項的電子源，其特征在于，其中荷電載流子源通過基片和/或?qū)щ妼颖贿B接到場致發(fā)射體，該導(dǎo)電層直接地或經(jīng)過絕緣層被放置在場致發(fā)射體的表面上。22．包括場致發(fā)射體、基片、荷電載流子源、至少一個鎮(zhèn)流電阻的電子源，其中基片具有尖觸點的形狀，以及由絕緣體和導(dǎo)電層構(gòu)成；鎮(zhèn)流電阻由該層實現(xiàn)。23．按照權(quán)利要求22的電子源，其特征在于，其中導(dǎo)電層包含至少一個用于荷電載流子的勢壘。24．按照權(quán)利要求22、23的任一項的電子源，其特征在于，其中至少一個勢壘由帶有不同導(dǎo)電性的材料的結(jié)(諸如n，n+，p，p+等)構(gòu)成。25．按照權(quán)利要求22-24任一項的的電子源，其特征在于，其中至少一個勢壘由與荷電載流子流動方向交叉的絕緣層構(gòu)成。26．包括場致發(fā)射體、基片、荷電載流子源、至少一個鎮(zhèn)流電阻和至少一個控制電極的受控電子源，其中它包含按照權(quán)利要求1-25實現(xiàn)的電子源。27．按照權(quán)利要求26的受控電子源，其特征在于，其中它包含在場致發(fā)射體中和/或表面上的至少一個激活區(qū)域。28．按照權(quán)利要求26，27的任一項的受控電子源，其特征在于，其中它包含在被直接地或經(jīng)過絕緣層被放置在基片的表面和/或場致發(fā)射體的表面上的導(dǎo)電層上的至少一個激活區(qū)域。29．按照權(quán)利要求26-28的任一項的受控電子源，其特征在于，其中至少一個控制電極被放置在靠近在用于荷電載流子的一個勢壘處。30．按照權(quán)利要求26-29的任一項的受控電子源，其特征在于，其中至少一個控制電極經(jīng)過絕緣層放置在場致發(fā)射體的側(cè)面上。31．按照權(quán)利要求26-30的任一項的受控電子源，其特征在于，其中，它包含至少一個控制電極，通過真空縫隙而與場致發(fā)射體分開。32．按照權(quán)利要求26-31的任一項的受控電子源，其特征在于，其中至少一個控制電極沿著場致發(fā)射體放置。33．按照權(quán)利要求26-32的任一項的受控電子源，其特征在于，其中控制電極可以與場致發(fā)射體的側(cè)面直接接觸。34．按照權(quán)利要求26-33的任一項的受控電子源，其特征在于，其中按照權(quán)利要求1-21的任一項的電子源，基片是晶體。35．按照權(quán)利要求26-34的任一項的受控電子源，其特征在于，其中按照權(quán)利要求1-21的任一項的電子源，基片由絕緣體和被放置在絕緣體上的導(dǎo)電層實現(xiàn)。36．按照權(quán)利要求26-35的任一項的受控電子源，其特征在于，其中基片或基片的導(dǎo)電層可以由具有取向的單晶材料(111)實現(xiàn)。37．按照權(quán)利要求26-36的任一項的受控電子源，其特征在于，其中它的表面可以涂覆以對于電子是透明的材料，它阻止化學(xué)元素從控制的電子源的表面流出。38．按照權(quán)利要求37的受控電子源，其特征在于，其中該材料是鉆石或鉆石樣的碳。39．包含至少兩個控制的電子源的受控電子源的矩陣系統(tǒng)，其中至少一個源是按照權(quán)利要求26-38的任一項實現(xiàn)的。40．按照權(quán)利要求39的矩陣系統(tǒng)，其特征在于，其中它包含具有互相垂直的受控電子源行的二維系統(tǒng)。41．按照權(quán)利要求39、40的任一項的矩陣系統(tǒng)，其特征在于，其中受控電子源的至少一個控制電極具有擋板形狀，以及它由導(dǎo)電性鉆石或鉆石樣的材料實現(xiàn)。42．按照權(quán)利要求39-41的任一項的矩陣系統(tǒng)，其特征在于，其中基片呈現(xiàn)為被放置在絕緣體上成排的導(dǎo)電性材料。43．按照權(quán)利要求39-42的任一項的矩陣系統(tǒng)，其特征在于，其中受控電子源由形成兩種系統(tǒng)的導(dǎo)電總線提供，每種系統(tǒng)的總線互相平行，而兩種不同的系統(tǒng)的總線互相垂直，兩種系統(tǒng)被放置在兩層上，由絕緣層分開。44．用于制備控制的電子源的方法，包括形成場致發(fā)射體的固體基片，每個場致發(fā)射體包含由具有不同的導(dǎo)電性的材料構(gòu)成的至少一個橫向結(jié)；形成靠近這樣的結(jié)的至少一個控制電極；其中場致發(fā)射體由通過蒸汽-液體-固體機(jī)制而外延生長的晶須實現(xiàn)。45．按照權(quán)利要求44的方法，其特征在于，其中場致發(fā)射體的實施包括在基片上形成空穴；在空穴的底部放置溶劑微粒。46．按照權(quán)利要求44的方法，其特征在于，其中場致發(fā)射體的實施包括在基片上放置溶劑微粒；在微粒周圍進(jìn)行基片的蝕刻。47．按照權(quán)利要求44，46的任一項的方法，其特征在于，其中用于形成場致發(fā)射體的另一個程序過程包括放置具有第一類導(dǎo)電性的源材料，使其與其上帶有溶劑微粒的基片相對；生長具有第一類導(dǎo)電性的晶須；把其頂部具有珠滴的生長的晶須進(jìn)行穩(wěn)定冷卻，把惰性氣體引入到氣體環(huán)境，同時降低基片的溫度；改變用于另一個源的源材料，具有第二類導(dǎo)電性；把其頂部具有珠滴的生長的晶須進(jìn)行穩(wěn)定加熱，把惰性氣體引入到氣體環(huán)境，同時提高基片的溫度；生長具有第二類導(dǎo)電性的晶須。48．按照權(quán)利要求47的方法，其特征在于，其中源材料的改變進(jìn)行兩次以上。49．按照權(quán)利要求45，46的任一項的方法，其特征在于，其中用于形成場致發(fā)射體的另一個程序過程包括在包含組成基片的元素的氣體環(huán)境中生長晶須；把摻雜氣體混合物引入到氣體環(huán)境。50．按照權(quán)利要求49的方法，其特征在于，其中場致發(fā)射體的形成包括一個以上的、把不同的氣體摻雜混合物引入到氣體環(huán)境中的程序過程。全文摘要提出一種電子源,其中場致發(fā)射體由在基片上外延地生長的晶須構(gòu)成。鎮(zhèn)流電阻和激活區(qū)域被放置在場致發(fā)射體的實體中和或表面上。鎮(zhèn)流電阻可以以具有n－n+,p－p+,p－n半導(dǎo)體結(jié)的形狀的一個勢壘或與荷電載流子流交叉的絕緣層來實現(xiàn)。用于控制這樣的電子源的元件被垂直地排列。這允許大大地減小元件所化費的面積,這樣,提高器件的分辨力和擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。這樣,由于晶須生長場致發(fā)射體,有可能在強(qiáng)電場下由低電壓控制發(fā)射電流。文檔編號H01J9/02GK1298551SQ99805616公開日2001年6月6日申請日期1999年4月30日優(yōu)先權(quán)日1998年4月30日發(fā)明者葉夫根尼·因維維奇·吉瓦吉佐夫,M·E·吉瓦吉佐夫,V·I·埃爾肖夫,N·I·曼施納申請人:葉夫根尼·因維維奇·吉瓦吉佐夫