一种高压TFT驱动的可寻址平板X射线源及其制备方法

技术特征：
1.一种高压tft驱动的可寻址平板x射线源，包括可寻址的纳米冷阴极电子源阵列基板、设有金属薄膜靶层(19)的阳极基板，可寻址的纳米冷阴极电子源阵列基板与阳极基板平行相对设置，且冷阴极电子源阵列基板和阳极基板之间设置绝缘隔离体(21)，冷阴极电子源阵列基板在高压tft的作用下出射聚焦后的电子轰击阳极基板中的金属薄膜靶层(19)从而产生可寻址的x射线；所述可寻址的纳米冷阴极电子源阵列基板包括与所述高压tft位于同一个阴极衬底(1)的纳米冷阴极(14)的阵列和阴极电极(11)；所述高压tft包括底栅电极(2)、栅极绝缘层(3)、有源层(4)、源极电极(5)、漏极电极(6)和钝化层(8)，所述底栅电极(2)位于所述阴极衬底(1)顶部，所述栅极绝缘层(3)覆盖所述底栅电极(2)，所述有源层(4)设于所述栅极绝缘层(3)顶部，所述源极电极(5)和漏极电极(6)设于所述有源层(4)顶部，所述漏极电极(6)与底栅电极(2)之间有偏置漏极结构(7)，所述漏极电极(6)延伸至纳米冷阴极(14)的制备区域，所述源极电极(5)、漏极电极(6)和漏极电极(6)延伸区域覆盖有钝化层(8)，所述钝化层(8)刻蚀出通孔(13)以露出漏极电极(6)，所述阴极电极(11)位于所述钝化层(8)顶部，且所述阴极电极(11)通过所述通孔(13)与所述漏极电极(6)连接，所述阴极电极(11)的顶部设有生长薄膜(12)，所述纳米冷阴极(14)的阵列集成于所述生长薄膜(12)的上方；其特征在于，所述高压tft还包括设于所述钝化层(8)顶部的顶栅电极(9)，所述顶栅电极(9)延伸至纳米冷阴极(14)的制备区域，所述有源层(4)包括若干个并联的沟道(10)，相邻沟道(10)之间形成有间隙。2.根据权利要求1所述的高压tft驱动的可寻址平板x射线源，其特征在于，所述可寻址平板x射线源是在真空封装或动态真空下工作的。3.根据权利要求1所述的高压tft驱动的可寻址平板x射线源，其特征在于，所述阳极基板还包括阳极衬底(18)和阳极保护层(20)，所述金属薄膜靶层(19)设于所述阳极衬底(18)，所述阳极保护层(20)覆盖所述金属薄膜靶层(19)。4.一种高压tft驱动的可寻址平板x射线源的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s41：制作可寻址的纳米冷阴极电子源阵列基板和阳极基板，其中，可寻址的纳米冷阴极电子源阵列基板的制作包括以下步骤：1)清洁阴极衬底(1)；2)在所述阴极衬底(1)上制作底栅电极(2)；3)在所述底栅电极(2)覆盖栅极绝缘层(3)；4)在所述栅极绝缘层(3)上制作有源层(4)，其中，有源层(4)分裂成若干个并联的沟道(10)，沟道(10)之间留有间隙；5)在所述有源层(4)上方制作源极电极(5)和漏极电极(6)，使漏极电极(6)延伸至纳米冷阴极(14)制备区域，在漏极电极(6)与底栅电极(2)之间设偏置漏极结构(7)；6)在所述源极电极(5)、漏极电极(6)和漏极电极(6)延伸区域的上方覆盖钝化层(8)，所述钝化层(8)刻蚀出通孔(13)，露出所述漏极电极(6)；7)在所述钝化层(8)上方制作顶栅电极(9)和阴极电极(11)，所述顶栅电极(9)延伸至纳米冷阴极(14)制备区域，所述阴极电极(11)通过所述通孔(13)与所述漏极电极(6)连接；8)在所述阴极电极(11)上定域制作生长薄膜(12)；9)在所述生长薄膜(12)上反应生长获得纳米冷阴极(14)的阵列；阳极基板的制作包括以下步骤：
a)在阳极衬底(18)上制作金属薄膜靶层(19)；b)在所述金属薄膜靶层(19)上制作阳极保护层(20)；s42：所述阳极基板与所述可寻址的纳米冷阴极电子源阵列基板平行相对，绝缘隔离体(21)设置在所述阳极基板与所述可寻址的纳米冷阴极电子源阵列基板之间。5.根据权利要求4所述的高压tft驱动的可寻址平板x射线源的制备方法，其特征在于，所述纳米冷阴极(14)阵列每个单元均由单独的高压tft驱动，其中，所述顶栅电极(9)也是纳米冷阴极(14)的控制栅极，所述顶栅电极(9)长度范围为1％～99％沟道(10)长度，所述顶栅电极(9)与所述底栅电极(2)并联；或对所述顶栅电极(9)独立施加-1kv～1kv的电压。6.根据权利要求4所述的高压tft驱动的可寻址平板x射线源的制备方法，其特征在于，所述沟道(10)的宽度范围为1nm～1mm，所述沟道(10)的数量范围为2～1000，所述沟道(10)之间的间隙的宽度范围为1nm～1mm。7.根据权利要求4所述的高压tft驱动的冷阴极平板x光源的制备方法，其特征在于，所述偏置漏极结构(7)长度范围为1％～99％沟道(10)长度。8.根据权利要求4所述的高压tft驱动的可寻址平板x射线源的制备方法，其特征在于，所述底栅电极(2)、源极电极(5)、漏极电极(6)、顶栅电极(9)由具备导电性能且兼容微加工工艺的材料制成，包括mo、cr、al、cu、ti、ito、izo或azo。9.根据权利要求4所述的高压tft驱动的可寻址平板x射线源的制备方法，其特征在于，所述栅极绝缘层(3)、钝化层(8)由具备高电阻特性的材料或其混合材料制成，包括氧化硅、氮化硅或氧化铝，其中，栅极绝缘层(3)的厚度为0.1～1000μm，钝化层(8)的厚度为0.1～1000μm。10.根据权利要求4至9任一项所述的高压tft驱动的可寻址平板x射线源的制备方法，其特征在于，所述有源层(4)包括a-igzo、a-izto、a-si或p-si。

技术总结
本发明涉及真空微纳电子的技术领域，更具体地，涉及一种高压TFT驱动的可寻址平板X射线源及其制备方法，高压TFT包括底栅电极和顶栅电极，设于栅极绝缘层顶部的有源层包括若干个并联的沟道，相邻沟道之间形成有间隙，底栅电极与顶栅电极一起形成双栅极结构，增强对高压TFT栅控部分沟道的调控作用，能有效的改善高压TFT的阈值电压和亚阈值摆幅，并提高饱和电流；相邻沟道之间的间隙可增强散热效果，保证器件不会发生热击穿的问题，并联的沟道结构使双栅极高压TFT在实现大电流的同时，保证其耐压性能，从而满足平板X射线源对驱动单元高工作电压和大工作电流的要求，实现高电压、大电流、高分辨且可精准调控电流的可寻址平板X射线源。线源。线源。


技术研发人员：陈军 李晓杰 刘川 邓少芝 许宁生
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：2022.06.06
技术公布日：2022/9/2