[发明专利]一种太赫兹真空三极管及其制造方法

说明书

本发明实施例公开一种太赫兹真空三极管及其制造方法。其中，所述太赫兹真空三极管包括阳极、真空通道层和光阴极，所述真空通道层包括第一绝缘材料层、门控制极和第二绝缘材料层，在真空通道层设置真空通道，真空通道贯穿第一绝缘材料层、门控制极和第二绝缘材料层，所述门控制极设置在所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层之间，所述光阴极和所述阳极设置在所述真空通道的两端，所述门控制极和所述阳极之间设置所述第一绝缘材料层，所述门控制极和所述光阴极之间设置所述第二绝缘材料层，所述光阴极、所述真空通道层和所述阳极之间形成密封腔。本发明实施例提供的太赫兹真空三极管及其制造方法，延长了太赫兹真空三极管的使用寿命。

技术领域

本发明实施例涉及光电子技术领域，具体涉及一种太赫兹真空三极管及其制造方法。

背景技术

2014年，美国宇航局艾姆斯研究中心(NASA Ames Research Center)针对真空纳米三极管开展了大量研究工作，提出了平面绝缘层隔离栅结构的空气通道晶体管并进行物理验证，制作出的真空场效应管(VFET)和金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。通过VFET栅极电压和阳极电压的关系以及MOSFEF的漏极电流和栅极电压漏极电压的关系的比较可以看出，其工作特性与半导体晶体管具有很好的一致性。虽然场发射三极管技术取得了一定的进步，但是场发射三极管的工艺复杂，难以大规模的集成制造；此外，场发射三极管在工作时需要较高的电场，容易在阴极和阳极之间出现打火现象，从而导致三极管损坏，影响三极管的使用寿命。

因此，如何提出一种太赫兹真空三极管，能够延长三极管的使用寿命成为业界亟待解决的重要课题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种太赫兹真空三极管及其制造方法。

一方面，本发明实施例提出一种太赫兹真空三极管，包括阳极、真空通道层和光阴极，其中：

所述真空通道层包括第一绝缘材料层、门控制极和第二绝缘材料层，在所述真空通道层设置真空通道，所述真空通道贯穿所述第一绝缘材料层、所述门控制极和所述第二绝缘材料层，所述门控制极设置在所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层之间，所述光阴极和所述阳极设置在所述真空通道的两端，所述门控制极和所述阳极之间设置所述第一绝缘材料层，所述门控制极和所述光阴极之间设置所述第二绝缘材料层，所述光阴极、所述真空通道层和所述阳极之间形成密封腔。

其中，所述光阴极和所述阳极平行设置。

其中，所述真空通道呈圆台形，且所述光阴极与所述真空通道的接触面积小于所述阳极与所述真空通道的接触面积。

另一方面，本发明实施例提供一种上述任一实施例所述的太赫兹真空三极管的制造方法，包括：

在衬底上形成阳极；

在所述阳极上沉积第一绝缘材料层；

在所述第一绝缘材料层上沉积门控制极；

在所述门控制极上沉积第二绝缘材料层；

在所述第二绝缘材料层、所述门控制极和所述第一绝缘材料层刻蚀出真空通道，形成真空通道层；

在透光基底材料层上形成光阴极；

将所述真空通道层与所述光阴极进行拼接。

其中，所述衬底的厚度为0.5～5毫米。

其中，所述第一绝缘材料层的厚度为1.5～3微米。

其中，所述门控制极的厚度为0.2～1微米。

其中，所述第二绝缘材料层的厚度为3～7微米。

其中，所述门控制极采用氮化钛或者石墨烯。