随着近年来微纳加工技术的不断突破,纳米尺度下的新材料、新结构、新特性成为了广泛关注的研究方向。但是在实现纳米材料与纳米器件的功能化实用化的过程中,成熟稳定的互联工艺对纳米技术的应用至关重要。传统器件互联工艺往往需要通过曝光电路等技术手段提前对器件连接电路进行制备,并且存在高阻抗、自由度低、无法原位加工等问题亟待解决,因此迫切需要一种高性能、高操作自由度的纳米器件互联工艺。电子束诱导直写加工是一种新型的基于物理场的制造方法,其基本原理是通过对电场的操作实现对微纳结构的直写和操作,进而可以达到实现结构直写与器件互联等效果。但该加工工艺目前仍然存在如加工机理与电子源机理尚不明确等一些关键问题亟待解决。为推动新型互联工艺的发展,本文主要从以下几个方面展开研究:1.研究电子束对金属纳米材料的作用,并从电子束热效应的角度讨论电子束辐照下金属纳米颗粒的熔化及运动情况,随后对该分析进行实验验证。成功在透射电镜中使用1.9×106W/cm2功率密度的电子束光斑辐照Cu颗粒,并观察到了其熔化行为。在扫描电子显微镜中使用热功率密度分别为1.53×105 W/cm2和4.9 × 105 W/cm2的两种电子束对金属Cu颗粒进行诱导直实验,后者直写出了54nm线宽、质量百分比32.48%的Cu纳米线。结合实验结果与理论讨论电子束诱导直写的加工方法,提出用于电子束诱导直写的电子源需满足:热功率密度4.9×105W/cm2以上,微米尺寸的工作距离,小于100nm的尖端直径,小于1kV的工作电压等条件。2.针对金属结构直写电子源的理论要求,结合用于电子源的场发射理论进行分析,分析出适用于近场电子束诱导直写的电子源的几个关键参数。经过对比实验发现:长度在3-5μm左右,直径在25nm以内,拥有干净表面并较为笔直的碳纳米管电子源在场发射成功率、机械性能、场发射开启电压和束流稳定电压几个关键指标上具有明显优势。取长度为3.53μm的碳纳米管电子源,束斑直径25nm,500nA时工作电压约为130V,设工作距离1μm时,该电子源最大有效热功率密度可达7.96×107W/cm2。通过测算和比较发现碳纳米管电子源相对于其他常见电子源材料在束斑尺寸、工作阈值电压和电子束流参数上具有明显优势,满足作为诱导金属结构直写的电子源的要求。3.考虑单根碳纳米管电子源在低真空度加工情况下的工作稳定性问题。提出了通过场发射选择沉积技术对碳纳米管尖端进行铂金属壳包覆生长。通过500nA下、共计10min的生长操作,成功在碳纳米管尖端生长出了 374nm的铂金属纳米线,制备出了铂金属包覆的碳纳米管电子源。经测试,所制备电子源可以在3.5×10-3Pa真空度下长时工作近50h,大大提高了单根碳纳米管电子源在低真空度环境下工作的稳定性。由此制备出一种用于电子束诱导金属结构直写的,具有低工作电压、高电流特性的可在低真空度下长时可控工作的电子源。