2024年12月16日，北京大学电子学院前沿论坛第80期成功举办。中山大学电子信息与工程学院（微电子学院）院长佘峻聪教授进行了题为“高性能场发射电子源芯片及应用探索”的精彩报告。本次报告由电子学院副院长魏贤龙主持，50多名师生参与了讲座。

佘教授首先介绍了场发射电子源的研究背景。真空电子管自上世纪中期开始，在计算机、太空、医疗等领域逐渐被广泛使用。与固态器件相比，真空电子管具有高截止频率和高输出功率、受温度和辐射影响小等优势。此外，在产生电子源的几种方式中，场发射电子源具有亮度大、能量发散度低等优点。通过微纳加工技术制造的，以阵列式场发射电子源为核心的真空微纳电子器件，结合了微电子器件和冷阴极的优势，使得器件具有低压驱动、低功耗、高集成度，大发射电流密度，高开关频率，宽工作温度范围等特点。

随后，佘教授详细介绍了其课题组在硅基高性能场发射电子源方面系统的研究。通过设计纳米加工工艺，制作了具有自调节功能的smart-tip结构。该结构中极窄的纳米沟道起到限制电流和限制热量耗散的作用，从而提高发射电流，抑制阵列式电子源“择优发射”的问题。基于杂质分凝原理制造的纳米尖端，可以精准调控尖端的杂质浓度，实现发射的均一性。利用P型硅反型层电子分布调控技术，提高了电子输运特性的一致性。同时提出了顶端局域非平衡载流子的自限制产生机制，在理论上解释了该结构在实验中出现的现象。佘教授通过大量的探索及创新，基本解决了阵列式场电子源难以产生大电流发射，以及发射的重复性、可靠性、一致性差的难题。

接着，佘教授介绍了其课题组在并行电子束技术的应用探索。并行电子束技术可以用在并行检测成像，并行纳米光刻等场景。冷阴极多源多束技术具有原理优势，如分辨率高，束流强度高，像差小，串扰低，数量可拓展等。但这对场阴极形貌、表面电子特性、驱动电极结构和形貌等要求极高。佘教授课题组致力于并行电子束关键技术研发，在硅基高性能阵列场发射电子源的基础上，设计并制作了场发射并行电子束模组并实现了应用验证。

提问环节，参加讲座的师生充分思考，积极提问，与佘教授就有关场发射、热发射以及光电发射各自的优劣，报告中微纳加工的工艺细节，调节场发射电流的几种负反馈机制的优缺点等问题进行了深入讨论。报告结束后，电子学院党委书记冯梅萍为佘峻聪教授颁发了“北京大学电子学院前沿论坛”纪念牌，并合影留念。