Page 29 - 《真空与低温》2025年第3期

300 真空与低温 第 31 卷 第 3 期

0.8 channel transistor[J]. Applied Physics Letters，2012，100（21）：
V a =28 V
0.7 213505.
V a =29 V
V a =30 V ΔI a-CC [2] ROSE D L B，JONES W M，SCHERER A. Lateral nanoscale
0.6 field emission comb for frequency mixing[J]. Applied Phy-
阳极电流/mA 0.5 ΔI a-CG sics Letters，2023，123（1）：013505.

0.4

channel transistors fabricated on silicon carbide wafers[J]. Na-
0.3 ΔV g [3] HAN J W，SEOL M L，MOON D I，et al. Nanoscale vacuum
0.2 ture Electronics，2019，2（9）：405−411.
−6 −4 −2 0 2 4 6 8 10 [4] FAN L，ZHAO B，CHEN B，et al. Radiation immune-planar
栅极电压/V two-terminal nanoscale air channel devices toward space ap-
plications[J]. ACS Appled Nano Materials， 2023， 6（23）：
图 10 改进后的背栅型纳米真空沟道晶体管阵列的
转移特性曲线 22080−22087.
Fig. 10 Transfer characteristics curve of improved back-gate [5] STONER B R，GLASS J T. Nothing is like a vacuum[J]. Na-
nanoscale vacuum channel transistor array ture Nanotechnology，2012，7（8）：485−487.

[6] HEER D W A，CHâTELAIN A，UGARTE D. A carbon nan-
3 总结
otube field-emission electron source[J]. Science， 1995， 270
本文通过阵列化设计有效提升了单个纳米真 （5239）：1179−1180.
空沟道晶体管（NVCT）器件的电流输出，并研究了 [7] SRISONPHAN S，JUNG Y S，KIM H K. Metal-oxide-semi-
阴极尖端间距、栅极介电层厚度与材料对器件性 conductor field-effect transistor with a vacuum channel[J].
能的影响。研究表明，阴极尖端间距对发射电流及 Nature Nanotechnology，2012，7（8）：504−508.
电场分布具有决定性作用，而栅极材料和介电层厚 [8] HAN J W，MOON D I，SUB O J，et al. Vacuum gate dielectric
度直接影响器件的跨导特性及高频响应。探讨了 gate-all-around nanowire for hot carrier injection and bias
采用高介电常数（High-k）材料（如 HfO 2 、Al 2 O 3 ）作 temperature instability free transistor[J]. Applied Physics Let-
为栅极介电层的优缺点，重点分析了其在栅极-阴 ters，2014，104（25）：253506.
极电容与高频响应间的平衡问题。 [9] WU G，WEI X，ZHANG Z，et al. A graphene-based vacuum
此外，本文结合纳米真空沟道晶体管的工作机 transistor with a high on/off current ratio[J]. Advanced Func-
制，参考固态器件的交流小信号等效电路模型的分 tional Materials，2015，25（37）：5972−5978.
析思路，提出了两种基于纳米真空沟道晶体管的高 [10] HAN J W，MOON D I，MEYYAPPAN M. Nanoscale vacu-
频小信号等效电路模型：共阴极高频小信号等效电 um channel transistor[J]. Nano Letters，2017，17（4）：2146−
路模型与共栅极高频小信号等效电路模型。通过 2151.
模拟对比了这两种模型在输出电流特性上的差异。 [11] XU J，GU Z，YANG W，et al. Graphene-based nanoscale
结果显示，在相同的直流偏置条件下，共栅极高频 vacuum channel transistor[J]. Nanoscale research letters，
小信号等效电路模型相较于共阴极高频小信号等 2018，13（1）：311.
效电路模型，能够对输出电流实现高效的调控。 [12] XU J，SHI Y T，SHI Y J，et al. Study on electrical proper-
尽管阵列化设计显著提升了 NVCT 的电流输 ties and structure optimization of side-gate nanoscale vacu-
出性能，但阴极尖端间距和栅极介电层材料的进一 um channel transistor[J]. Journal of Physics D： Applied
步优化仍有较大提升空间。未来的研究可以聚焦 Physics，2020，53（13）：135301.
于器件结构设计的精细优化，材料的进一步筛选与 [13] XU J，HU H，YANG W，et al. Nanoscale vacuum channel
改良，以及通过实验验证提升理论模型的准确性， transistor with in-plane collection structure[J]. Nanotechno-
从而推动该技术在下一代电子器件中的广泛应用。 logy，2020，31（6）：065202.

[14] SAPKOTA K R， LEONARD F， TALIN A A， et al. Ul-
参考文献：
tralow voltage gan vacuum nanodiodes in air[J]. Nano Let-
[1] HAN J W， OH J S， MEYYAPPAN M. Vacuum nanoelec- ters，2021，21（5）：1928−1934.
tronics：Back to the future?—Gate insulated nanoscale vacuum [15] NIRANTAR S，PATIL B，TRIPATHI D C，et al. Metal-air