[發明專利]一種雙柵極結構的橫向場發射晶體管陣列

在審

• 申請號: 202110274007.2
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112951686A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 柏寧豐;陳庭旭;洪瑋;沈長圣;吳晨;孫小菡
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01J21/10
• 分類號: H01J21/10;H01J19/38;H01J19/32;H01J19/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

1.一種雙柵極結構的橫向場發射晶體管陣列，其特征在于，包括陰極(1)、陽極(2)、柵極介質層(3)、電子束控制柵極(4)、信號調制柵極(5)；所述陰極(1)和陽極(2)均位于所述柵極介質層(3)的上表面，并相對平行設置，之間設有空氣間隙；所述陰極(1)由陰極襯底和陰極發射體構成，所述陰極發射體由第一錐形薄膜尖端陣列組成，各第一錐形薄膜尖端的末端與薄膜型陰極襯底連接；所述陽極(2)由陽極結構體和陽極襯底構成，所述陽極結構體由第二錐形薄膜尖端陣列組成，各第二錐形薄膜尖端的末端與薄膜型陽極襯底連接；所述電子束控制柵極(4)和信號調制柵極(5)均位于所述柵極介質層(3)的下表面，并相對平行設置于所述空氣間隙下方，所述電子束控制柵極(4)與陰極(1)的水平距離為零，所述信號調制柵極(5)與陰極(1)之間具有水平距離。

2.根據權利要求1所述的雙柵極結構的橫向場發射晶體管陣列，其特征在于，所述陰極(1)和陽極(2)的薄膜厚度相同。

3.根據權利要求1所述的雙柵極結構的橫向場發射晶體管陣列，其特征在于，錐形薄膜尖端的長度l為75nm，尖端曲率半徑R為5nm，錐形薄膜尖端陣列周期為L為80nm，陰極襯底和陽極襯底厚度t為20nm。

4.根據權利要求1所述的雙柵極結構的橫向場發射晶體管陣列，其特征在于，所述陰極(1)和陽極(2)之間的空氣間隙D為100nm。

5.根據權利要求1所述的雙柵極結構的橫向場發射晶體管陣列，其特征在于，所述柵極介質層(3)為高介電常數的絕緣層，厚度為30nm。

6.根據權利要求1所述的雙柵極結構的橫向場發射晶體管陣列，其特征在于，所述電子束控制柵極(4)的厚度h為25nm，寬度w₁為20nm。

7.根據權利要求1所述的雙柵極結構的橫向場發射晶體管陣列，其特征在于，所述信號調制柵極(5)的厚度h為25nm，寬度w₂為20nm，與陰極(1)的水平距離x₁為60nm。

8.根據權利要求5所述的雙柵極結構的橫向場發射晶體管陣列，其特征在于，所述柵極介質層(3)的材料為二氧化硅。