[发明专利]绝缘栅控横向场发射晶体管及其驱动方法

权利要求书

1.一种绝缘栅控横向场发射晶体管，其特征在于，包括：

第一栅介质层，具有相对的第一表面和第二表面；

第一栅电极，位于所述第一栅介质层的第一表面上；

收集极和发射极，位于所述第一栅介质层的第二表面上、所述第一栅电极的两侧，所述收集极和发射极彼此绝缘且二者之间具有空隙。

2.根据权利要求1所述的绝缘栅控横向场发射晶体管，其特征在于，所述发射极和收集极之间的间距为0.1nm至100nm。

3.根据权利要求1所述的绝缘栅控横向场发射晶体管，其特征在于，所述第一栅介质层的厚度为0.1nm至50nm。

4.根据权利要求1所述的绝缘栅控横向场发射晶体管，其特征在于，所述第一栅介质层的材料为SiO₂、SiON、Si₃N₄、ZrO₂、HfO₂、Al₂O₃、HfSiO、HfAlO、HfSiON、HfAlSiO、HfTaSiO其中之一或它们的任意组合。

5.根据权利要求1所述的绝缘栅控横向场发射晶体管，其特征在于，还包括第二栅介质层和第二栅电极，所述收集极和发射极位于所述第一栅介质层和第二栅介质层之间，所述第二栅电极位于所述第二栅介质层的相对于所述收集极和发射极的另一侧上并位于所述收集极和发射极之间。

6.根据权利要求5所述的绝缘栅控横向场发射晶体管，其特征在于，所述第二栅介质层的厚度为0.1nm至50nm。

7.根据权利要求5所述的绝缘栅控横向场发射晶体管，其特征在于，所述第二栅介质层的材料为SiO₂、SiON、Si₃N₄、ZrO₂、HfO₂、Al₂O₃、HfSiO、HfAlO、HfSiON、HfAlSiO、HfTaSiO其中之一或它们的任意组合。

8.根据权利要求1所述的绝缘栅控横向场发射晶体管，其特征在于，所述第一栅电极嵌于半导体衬底内。

9.根据权利要求1所述的绝缘栅控横向场发射晶体管，其特征在于，所述收集极和发射极嵌于半导体衬底内。

10.根据权利要求1所述的绝缘栅控横向场发射晶体管，其特征在于，所述收集极和发射极的材料为金属、半导体材料或导电的纳米材料。

11.根据权利要求1所述的绝缘栅控横向场发射晶体管，其特征在于，所述收集极和发射极的材料为钼、金、镍、铂、氧化铟锡、铟锌氧化物、硅、锗、硅锗、碳纳米管或石墨烯。

12.根据权利要求1所述的绝缘栅控横向场发射晶体管，其特征在于，所述发射极靠近所述收集极一端的形状为针尖形或多个并联的针尖形。

13.根据权利要求12所述的绝缘栅控横向场发射晶体管，其特征在于，所述收集极靠近所述发射极一端的形状为针尖形、多个并联的针尖形、长方形或凹槽形。

14.根据权利要求1所述的绝缘栅控横向场发射晶体管，其特征在于，所述空隙中填充有空气或者为真空。

15.权利要求1至14中任一种绝缘栅控横向场发射晶体管的驱动方法，其特征在于，包括：

在所述发射极和收集极之间施加驱动电压，以产生所述发射极和收集极之间的场发射电流；

在所述第一栅电极或第二栅电极上施加栅极电压，改变所述发射极与收集极之间的等效电场，以调节所述场发射电流的开关。