[发明专利]具有环栅式阴极的纳米真空间隙器件

权利要求书

1.一种半导体功率处理器件，其特征在于，包括：

阴极柱；

围绕所述阴极柱用于形成环栅式阴极的栅极；

与所述阴极柱间隔一纳米真空间隙的阳极；

形成于所述阴极柱的侧面并围绕所述阴极柱的电介质层；

形成于所述阴极柱的侧面并围绕所述电介质层的栅极层；

其中，所述阳极形成在所述阴极柱的顶部的上方，并通过所述电介质层与所述阴极柱分隔开以形成纳米真空间隙。

2.如权利要求 1所述的器件，其特征在于，所述阴极柱为任意横截面的棱柱体。

3.如权利要求 1所述的器件，其特征在于，所述阴极柱的宽度为 100nm至 1μm之间。

4.如权利要求 1所述的器件，其特征在于，所述阴极柱的高度为 10nm至 10μm之间。

5.如权利要求 1所述的器件，其特征在于，所述阴极柱为角锥体。

6.如权利要求 5所述的器件，其特征在于，所述角锥体的横截面为圆形。

7.如权利要求 5所述的器件，其特征在于，所述角锥体的横截面为任意的多边形。

8.如权利要求 1所述的器件，其特征在于，所述阴极柱的从柱底部至柱顶部的横截面各不相同。

9.如权利要求 1所述的器件，其特征在于，所述纳米真空间隙的宽度在 1nm和 1μm之间。

10.如权利要求 1所述的器件，其特征在于，所述纳米真空间隙中的真空度为 1微托至10托之间。

11.如权利要求 1所述的器件，其特征在于，所述器件整片制作于半导体衬底上。

12.如权利要求 11所述的器件，其特征在于，所述半导体衬底选自包含硅、氮化镓、金刚石和碳化硅的组。

13.如权利要求 1所述的器件，其特征在于，所述阳极的材料选自包含硅、氮化镓、金刚石和碳化硅的组。

14.如权利要求 1所述的器件，其特征在于，所述纳米真空间隙的宽度小于所述纳米真空间隙的周围环境中的电子平均自由程；并且所述纳米真空间隙中的真空压强在 1微托至大气压强之间。

15.一种衬底，其上方具有一组重复的如权利要求 1所述的器件，每一所述器件包括阴极柱、围绕所述阴极柱的栅极、以及与所述阴极柱间隔一纳米真空间隙的阳极，其特征在于，该组所述器件相互连接。

16.一种半导体功率处理器件阵列，每一半导体功率处理器件包括：阴极柱；围绕所述阴极柱用于形成环栅式阴极的栅极；与所述阴极柱间隔一纳米真空间隙的阳极；形成于所述阴极柱的侧面并围绕所述阴极柱的电介质层；形成于所述阴极柱的侧面并围绕所述电介质层的栅极层；其中，所述阳极形成在所述阴极柱的顶部的上方，并通过所述电介质层与所述阴极柱分隔开以形成纳米真空间隙。

17.如权利要求 16所述的器件阵列，其特征在于，所述阵列包括布置为呈相邻行和列排列的功率处理器件。

18.如权利要求 17所述的阵列，其特征在于，一行中相邻的所述功率处理器件的阳极相互连接。

19.如权利要求 17所述的阵列，一列中相邻的所述功率处理器件的栅极相互连接。

20.如权利要求 17所述的阵列，其特征在于，所述阵列中的功率处理器件的面密度大于 105个器件每平方毫米。