[發明專利]一種電子束器件及其制作方法

在審

• 申請號: 201910186955.3
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN109887818A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 羅景濤;嚴可為
• 申請（專利權）人: 西安眾力為半導體科技有限公司
• 主分類號: H01J23/09
• 分類號: H01J23/09;H01J25/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本公開涉及一種電子束器件及其制作方法，包括：半導體襯底以及半導體襯底表面的GaN/AlGaN復合層，GaN/AlGaN復合層的一端設有陰極，GaN/AlGaN復合層的另一端設有陽極，陰極和陽極之間設有調制輸入端和調制輸出端。由于GaN/AlGaN復合層是由排列整齊的晶格原子構成的半導體材料，在陽極和陰極之間施加電壓偏置時，GaN/AlGaN復合層的異質結界面處產生的電子束流穿行于這些晶格原子中，其漂移速度將會受到極大的限制，因此，該電子束流在一個時間周期內的運行距離就相應地減小了，這樣，可以大大地縮小電子束器件的尺寸，實現電子束器件的微型化，解決了傳統電子束器件尺寸過大的問題。

技術領域

本公開涉及電子技術領域，具體地，涉及一種電子束器件及其制作方法。

背景技術

早期的電子技術均依賴于電子管，電子管由一個電子槍和若干控制電極構成，所有部件封裝在一個真空的玻璃管中。工作時，在電子管兩端施加特定的電壓偏置，令電子管的陰極發出電子束，在附近的加速極電壓的牽引下，形成電子束流（亦稱電子注），該電子束流在真空中行進，最終到達電子管的陽極，并且在外電路回路中形成電流。

以速調電子管為例，上述的電子束流在其行進的路程上，可以接收陰極附近、通過狹隙耦合進來的微波信號進行調制。由于電子束具有群聚的特性，因此可以對電子束進行速度調制，經漂移后再轉變成為密度調制。當群聚的電子束行進體與輸出腔狹隙相遇時，電子束通過該狹隙將動能轉換給輸出腔微波場，完成微波振蕩或放大。

從電特性看，傳統電真空管的調制特性，線性度等指標都是很好的，主要的問題在于尺寸比較大，耗電量也大。以全部由電真空管組成的世界上第一臺計算機ENIAC為例，ENIAC是一個龐然大物，使用了18000多只電真空管，1500個繼電器，功率140千瓦，重量30噸，占地約170平方米，運算速度只有每秒5000次。

電真空管占據較大的尺寸、空間的原因主要是因為在真空玻璃管中，電子束的行進速度非常快。以電子束速度為光速的1/10，也就是3×10⁷m/s進行估算，令微波頻率為1GHz，也就是一個周期時間為10^-9s，則一個周期電子束行進距離為3cm，所以傳統的電真空管，通常都是幾cm或者十幾cm的量級。

發明內容

為克服上述問題，本公開的目的是提供一種電子束器件及其制作方法。

為了實現上述目的，根據本公開實施例的第一方面，提供一種電子束器件，包括：半導體襯底以及所述半導體襯底表面的GaN/AlGaN復合層，所述GaN/AlGaN復合層的一端設有陰極，所述GaN/AlGaN復合層的另一端設有陽極，所述陰極和所述陽極之間設有調制輸入端和調制輸出端。

可選地，所述GaN/AlGaN復合層的表面設有絕緣層，所述調制輸入端和所述調制輸出端包括：在分別距離所述陰極和所述陽極為預設距離的絕緣層上開設的窗口，以及在所述窗口內沉積的金屬層，其中，所述金屬層與所述GaN/AlGaN復合層形成金屬-半導體接觸。

可選地，所述GaN/AlGaN復合層的表面設有絕緣層，所述調制輸入端和所述調制輸出端包括：在分別距離所述陰極和所述陽極為預設距離的絕緣層上開設的窗口、所述窗口內沉積的柵介質層以及所述柵介質層上沉積的金屬層，其中，所述窗口的底部延伸至所述GaN/AlGaN復合層中。

可選地，所述調制輸入端、所述調制輸出端包括一個或者多個。

可選地，所述GaN/AlGaN復合層是由一個或者多個GaN層，以及一個或者多個AlGaN層組成的復合層，其中，所述GaN層的厚度為10～2000納米，所述AlGaN層的厚度為1～50納米，所述陽極和所述陰極之間的距離為1微米～300毫米。

可選地，所述絕緣層包括Si₃N₄絕緣層，所述窗口的寬度為0.5～50微米，所述預設距離為1～50微米。