Page 10 - 《真空与低温》2025年第3期

李 沫等：微纳空气沟道晶体管技术研究进展综述 281

V DS
FF PP
漏极 源极
V G
栅极氧化物
10 μm 栅极 200 nm 200 nm
（a）器件结构示意图
（e）FF 电极形状的 SEM 图 （f）PP 电极形状的 SEM 图
W Au Pt PF PT
11.56 nm 26.26 nm 34.08 nm

200 nm 200 nm
150 nm 150 nm 250 nm
（b）W 基器件 SEM 图（c）Au 基器件 SEM 图（d）Pt 基器件 SEM 图 （g）PF 电极形状的 SEM 图（h）PT 电极形状的 SEM 图

图 3 阴极材料与几何结构对金属基微纳空气沟道晶体管性能的影响
Fig. 3 Influence of cathode material and geometry on the performance of metal-based micro-nano air channel transistors

100 μm 400 80
40
I C /mA 0
200 −40
−80 −1 0 1
FIB 刻蚀 I C /μA 0 V C /V

发射极 收集极
5 nm −200

−400 I C V C

100 nm −1.0 −0.5 0 0.5 1.0
1/V C /V −1
（a）FIB 制备的器件 SEM 图 （b）FIB 制备器件的输出特性曲线
36 w/o 密封 w/o 密封 w/ 密封
（mA·m −1 ） 30
栅极 （空气） （真空） （空气）
源极 24

真空腔室 18
栅氧层 电流/ 12
6
0
3 μm 漏极 0 20 40 0 20 40 0 20 40
电压/V
（c）具有真空腔结构的器件 SEM 图 （d）真空腔结构器件的输出特性曲线
图 4 提升场发射性能及其可靠性的金属基微纳空气沟道晶体管
Fig. 4 Metal-based micro-nano air channel transistors for enhancing field emission performance and its reliability

2.2 Si 基微纳空气沟道晶体管 胶灰化技术，将空气沟道长度缩短至 100 nm，实现
[17]
Si 因其与微电子工艺的良好兼容性，在微纳空 了低于 10 V 的工作电压和 0.46 THz 的截止频率 。
气沟道晶体管中得到了广泛应用，使得利用现有半 这种将真空器件与传统 MOSFET 单片集成的方法，
导体加工技术能够轻松制造多样化的 Si 结构。在 为高功率和高频应用提供了更大的设计灵活性。
Han 等 [22] 的工作中，他们成功在 Si 片上同时制造了 此外，通过利用 MOS 结构中半导体内电子的积累/
纳米空气沟道晶体管和 MOSFET 器件，相关工艺流 反型状态，可以实现低开启电压的微纳空气沟道晶
程示意图及电学性能如图 5（a）～（e）所示。通过光刻 体管。Srisonphan 等 [16] 利用 FIB 技术在 Si 基 MOS