專利名稱：電子發(fā)射器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射器件，如二極管或三極管結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
二極管和三極管器件被廣泛用于電子領(lǐng)域。這些器件中的一類利用了真空微電子學(xué)的原理，即，它們的運(yùn)轉(zhuǎn)基于電子在真空中的彈道式運(yùn)動[Brodie，Keynote address to the first international vacuum microelectronicsconference，June 1988，IEEE Trans.Electron Devices，36，11 pt.2 2637，2641(1989)；I.Brodie，C.A.Spindt，in“Advances in Electronics and ElectronPhysics”，vol.83(1992)，p.1-106]。根據(jù)真空微電子學(xué)的原理，當(dāng)被局部施加了極高的電場(超過1V/nm)時，電子通過場發(fā)射而從陰極射出，并穿過障壁電位(barrier potential)[R.H.Fowler，L.W.Nordheim，Proc.RoyalSoc.London A 119(1928)，p.173]。
美國專利No.5,834,790公開了一種具有場發(fā)射冷陰極的真空微器件。該器件包括第一電極和第二電極。第一電極具有帶尖銳頂端的突出部分。在第一電極的除突出部分的該尖銳頂端以外的區(qū)域中形成有絕緣膜。第二電極形成在該絕緣膜上的除了該突出部分的尖銳頂端之外的區(qū)域中。結(jié)構(gòu)基板與第一電極的下表面相結(jié)合，并在與第一電極的下表面結(jié)合的表面中具有凹陷部分。該凹陷部分的尺寸大到足以覆蓋在第一電極的下表面上形成的反映突出部分的尖銳頂端的凹陷。形成在結(jié)構(gòu)基板中的凹陷部分的內(nèi)部與該器件外部的大氣相通。第二電極的表面上形成有支撐結(jié)構(gòu)，用于包圍形成在第一電極上的各個突出部分。利用這種結(jié)構(gòu)可以提供一種真空微器件，其能夠抑制由于空隙(void)而導(dǎo)致的特性變化，并表現(xiàn)出良好的長期穩(wěn)定性。
另一類三極管(晶體管)是基于“固態(tài)微電子學(xué)”原理的半導(dǎo)體器件，其中電荷載流子被限定在固體中，并在與晶格的相互作用中減少[S.M.Sze，Physics of semiconductor devices，Interscience，2ndedition，New York]。在這種器件中，在半導(dǎo)體中傳導(dǎo)電流，所以電子的移動速度受到晶格或其中的雜質(zhì)的影響?；诎雽?dǎo)體的有源電子器件的主要缺點(diǎn)是，電子遷移受到半導(dǎo)體晶格的阻礙，這對于這些器件的小型化和切換速度都產(chǎn)生了限制。
真空微電子器件具有超過固態(tài)微電子器件的潛在優(yōu)勢。因?yàn)檎婵瘴㈦娮悠骷H基于金屬和電介質(zhì)，所以它們具有對于不利環(huán)境狀況(諸如溫度和輻射)的高度免疫力。這些器件可以實(shí)現(xiàn)非常高的工作頻率，因?yàn)殡娮拥乃俣炔]有受到與晶格的交互作用的限制[T.Utsumi，IEEE Tans.Electron Devices，38，10，2276(1991)]。通常，真空微電子器件具有良好的輸出電路(輸電回路)特性低輸出電導(dǎo)、高電壓和高功率處理能力。然而，其輸入電路(控制回路)特性相對較差它們具有低電流承載能力(current capability)、低跨導(dǎo)、高調(diào)制/接通電壓以及較差的噪聲特性。結(jié)果，盡管在該領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究工作，但是這些器件僅在極個別應(yīng)用中得到了應(yīng)用，尤其是RF信號放大器和源[S.Iannazzo，Solid StateElectronics，36，3，301(1993)]。
大多數(shù)目前的電子裝置都基于如下器件，該器件由基于Si或者化合物半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)制成。由于這些器件的固有電阻率，電子在器件中的傳輸會產(chǎn)生熱量。該熱量是試圖使每個給定面積的集成電路內(nèi)的晶體管的數(shù)目最大化的主要障礙。
已經(jīng)開發(fā)出了使用microtip型真空晶體管的半導(dǎo)體器件。其中，電子在真空中移動，因此是以最高速度移動。因此，真空晶體管可以在超高速度下工作。然而，它們的缺點(diǎn)在于不穩(wěn)定、具有相對短的壽命，以及需要相對高的電壓來進(jìn)行工作。
美國專利No.6,437,360公開了一種類似MOSFET的平面(flat)或垂直晶體管結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)真空場晶體管(VFT)，其中電子在真空自由空間中行進(jìn)，因此實(shí)現(xiàn)了使用這種結(jié)構(gòu)的器件的高速運(yùn)作。平面型結(jié)構(gòu)由以下部分構(gòu)成由導(dǎo)體制成的源極和漏極，該源極和漏極在薄溝道絕緣體上隔開預(yù)定距離，其間具有真空溝道；由導(dǎo)體制成的柵極，該柵極以一定寬度形成在源極和漏極下方，該溝道絕緣體用于使柵極與源極和漏極絕緣開；以及絕緣體，其用作用于支撐溝道絕緣體和柵極的基底。該真空場晶體管包括位于源極與真空溝道之間以及漏極與真空溝道之間的接觸區(qū)域中的低功函材料。垂直型結(jié)構(gòu)包括形成在溝道絕緣體上的導(dǎo)電的連續(xù)環(huán)型源極，其中央為空；形成在溝道絕緣體下方的導(dǎo)電柵極，其跨越源極延伸；絕緣體，其用作支撐柵極和溝道絕緣體的基底；絕緣壁，其豎立在源極上，形成了密閉的真空溝道；以及形成在真空溝道上方的漏極。在這兩種類型中，都在柵極、源極和漏極之間施加了適當(dāng)?shù)钠珘?，以使得電子能夠?jīng)由真空溝道從源極被場發(fā)射到漏極。

發(fā)明內(nèi)容
在本技術(shù)領(lǐng)域中存在以下需求通過提供新穎的電子發(fā)射器件，總體上顯著地提高電子器件的性能，特別是晶體管的性能，并使其制造和操作便捷化。
根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射器件基于一種新技術(shù)，與所指定種類的傳統(tǒng)器件相比，其能夠消除對于器件內(nèi)部的真空環(huán)境的需要，或者至少顯著地降低對于其的需求；使得能夠在陰極與陽極之間更大的距離下有效地進(jìn)行器件操作，以及更加穩(wěn)定、能夠在高電流下進(jìn)行的操作，并且該電子發(fā)射器件實(shí)際上不會產(chǎn)生極大的能量浪費(fèi)，并且抗輻射。這些是通過利用光電效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)光電效應(yīng)，只要光子能量超過該導(dǎo)電材料的功函，則光子被用于將電子從固體導(dǎo)電材料射出。
本發(fā)明的器件被構(gòu)造為電子發(fā)射切換器件。術(shù)語“切換”表示使流經(jīng)器件的電流(陰極與陽極之間的電流)發(fā)生變化，包括諸如以下的效果工作模式與非工作模式之間的切換、改變電流、放大電流等。這種切換可以通過以下方式來實(shí)現(xiàn)在保持該器件的電極之間的特定電勢差的同時改變陰極的照射；或者在維持陰極的照射的同時改變該器件的電極之間的電勢差；或者這些技術(shù)的組合。
根據(jù)本發(fā)明的一個廣泛方面，提供了一種電子發(fā)射器件，包括如下電極排布，該電極排布包括至少一個陰極和至少一個陽極，所述陰極和陽極以隔開關(guān)系排布；該器件被構(gòu)造為使所述至少一個陰極暴露至激勵照射，由此使得電子從所述陰極射出，該器件能夠用作光電發(fā)射切換器件。
第一電極與第二電極之間的間隙可以是氣體介質(zhì)間隙(如空氣)或者真空間隙。間隙中的氣壓低到足夠保證從陰極加速到陽極的電子的平均自由程大于陰極與陽極之間的距離(大于間隙長度)。
電極可以由金屬或半導(dǎo)體材料制成。優(yōu)選地，陰極具有相對較低的功函或者負(fù)的電子親和勢(如同在鉆石和涂銫的GaAs表面中)。這可以通過用適當(dāng)?shù)牟牧蟻碇圃祀姌O或者/以及通過在陰極上提供有機(jī)或無機(jī)涂層(在表面上產(chǎn)生偶極層的涂層，其降低了功函)來實(shí)現(xiàn)。
陰極可以形成有帶尖銳邊緣的部分，如，該部分的橫截面尺寸基本上不超過60nm(如，半徑30nm)。
該器件與控制單元相關(guān)聯(lián)，該控制單元用于實(shí)現(xiàn)切換功能。該控制單元可以進(jìn)行操作以保持陰極的照射，以及通過影響陰極與陽極之間的電勢差來影響切換并由此影響它們之間的電流。另選地，該控制單元可以通過對照射組件進(jìn)行適當(dāng)操作而產(chǎn)生照射的改變，來實(shí)現(xiàn)切換功能，并且由此影響電流。
電極排布可以包括與一個或更多個陽極相關(guān)聯(lián)的陰極陣列(至少兩個)；或者與該同一陰極相關(guān)聯(lián)的陽極陣列(至少兩個)。例如，考慮多個陽極和單個陰極的排布，控制單元可以進(jìn)行操作，以維持陰極的照射，并通過改變陰極與各個陽極之間的電勢差，對其間的電流進(jìn)行控制。通常來講，可以在本發(fā)明的器件中使用陰極和陽極的各種組合，例如，電極排布可以是奇異結(jié)構(gòu)的形式。陰極和陽極可以容納在公用平面內(nèi)，或者分別容納在不同的平面內(nèi)。
電極排布可以包括與陰極和陽極電絕緣的至少一個附加電極(柵極)。該柵極可以是平面的也可以不是平面的(例如，柱形)。該柵極可以被構(gòu)造為位于陰極與陽極之間的柵格。該柵極可以容納在與陰極和陽極所處平面間隔開并且平行的平面內(nèi)；或者陰極、陽極和柵極都位于不同平面內(nèi)。
柵極可以用來控制陰極與陽極之間的電流。例如，控制單元執(zhí)行操作，以維持陰極的特定照射，并通過改變提供給柵極的電壓來影響陰極與陽極之間的電流(在它們之間保持特定電勢差)。
電極排布可以包括以隔開關(guān)系排布的、與陰極和陽極電絕緣的柵極陣列。該器件例如可以用來實(shí)現(xiàn)各種邏輯電路，或者順序切換各種電路。
通常，電極排布可以是任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，像例如設(shè)計用來降低電容的四極管、五極管等。
電極排布可以包括與一對陰極和陽極相關(guān)聯(lián)的陽極陣列。例如，控制單元用于維持陰極的特定照射，并通過改變提供給柵極的電壓來對陰極與陽極之間的電流進(jìn)行控制。
照射組件可以包括一個或更多個光源，并且/或者利用環(huán)境光。在某些非限定示例中，照射組件可以包括低壓放電燈(如，Hg燈)，和/或高壓放電燈(如，Xe燈)，和/或連續(xù)波激光器件，和/或脈沖激光器件(如，高頻)，和/或至少一個非線性晶體，和/或者至少一個發(fā)光二極管。
陰極和陽極可以由鐵磁材料制成，不同之處在于它們的磁矩方向是相反的，由此使得可以實(shí)現(xiàn)自旋閥(Phys Rev.B，Vol.50，pp.13054，1994)。因此，通過使陰極和陽極之一在其上旋狀態(tài)與下旋狀態(tài)之間切換，該器件可以在其非工作位置與工作位置之間切換。為此，該器件包括磁場源，其可以向電極排布施加外部磁場。外部磁場的施加使得電極之一在其上旋狀態(tài)與下旋狀態(tài)之間切換。
陰極可以由非鐵磁金屬或半導(dǎo)體制成，而陽極可以由鐵磁材料制成。在這種情況下，照射組件被構(gòu)造為能夠產(chǎn)生圓環(huán)形(circular)偏振光，以從陰極射出自旋偏振電子。該器件可以通過以下操作在其工作位置與非工作位置之間切換改變照射陰極的光的偏振態(tài)；或者使陽極在上旋與下旋高透射率(transmission)狀態(tài)之間變化。照射光的偏振態(tài)的改變可以通過以下操作來實(shí)現(xiàn)在所發(fā)出光的光路中使用發(fā)出特定偏振態(tài)的光的一個或更多個光源，以及偏振旋轉(zhuǎn)器(例如λ/4片)；或者使用分別發(fā)出不同偏振態(tài)的光的光源，并選擇性地對光源之一進(jìn)行操作。
陰極可以設(shè)置在對于用來激勵陰極的波長范圍透明的基板上。在這種情況下，照射組件可以被定位為通過該透明基板來照射陰極。另選地或者另外地，承載陽極的基板(也可以是陽極)可以是透明的，并且位于與陰極的平面間隔開的平面中，由此使得可以通過陽極承載基板的陽極外部的區(qū)域(或者根據(jù)具體情況，通過陽極承載基板和陽極)來照射陰極。
根據(jù)近來納米技術(shù)的發(fā)展，通常，并且具體地在光學(xué)微影術(shù)中，本發(fā)明的器件可以被制造成低成本的亞微米結(jié)構(gòu)。電極排布是集成結(jié)構(gòu)，包括第一和第二基板層，用于承載陰極和陽極；以及第一與第二基板層之間的間隔體層結(jié)構(gòu)。對該間隔體層結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)圖，以在陰極與陽極之間限定一間隙。間隔體層結(jié)構(gòu)可以包括至少一個介電材料層。例如，間隔體層結(jié)構(gòu)包括第一和第二介電層以及它們之間的導(dǎo)電層(柵極)。第一基板和第二基板中任意一個或者兩者由相對于激勵波長范圍透明的材料制成，由此使得可以照射陰極。
電極排布可以是被構(gòu)造為限定子單元的陣列的集成結(jié)構(gòu)，每個子單元的結(jié)構(gòu)都如上所述。即，該集成結(jié)構(gòu)包括第一基板層，用于承載隔開陰極的陣列；第二基板層，用于承載隔開陽極的陣列；以及第一和第二基板層之間的間隔體層結(jié)構(gòu)。對該間隔體層結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)圖，以在第一電極陣列與第二電極陣列之間限定隔開間隙的陣列。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電子發(fā)射器件，包括電極排布，該電極排布包括以隔開關(guān)系排布的至少一個陰極和至少一個陽極；該器件被構(gòu)造為使所述至少一個陰極暴露于激勵照射，以使得電子從該陰極射出，通過對陰極與陽極之間的電流產(chǎn)生影響，該器件能夠用作光電發(fā)射切換器件，所述切換通過以下中的至少一個變得有效改變陰極的照射，以及改變陰極與陽極之間的電場。
通過改變陰極與陽極之間的電勢差，或者在使用至少一個柵極時通過改變提供給柵極的電壓，可以改變該電場。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種電子發(fā)射器件，包括電極排布，該電極排布包括至少一個陰極、至少一個陽極，以及以隔開關(guān)系排布的至少一個附加電極；該器件被構(gòu)造為使所述至少一個陰極暴露于激勵照射，以使得電子從所述至少一個被照射的陰極朝向所述至少一個陽極射出；通過對陰極與陽極之間的電流產(chǎn)生影響，該器件能夠用作光電發(fā)射切換器件，所述切換通過以下至少一個變得有效改變陰極的照射，以及改變陰極與陽極之間的電場。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種電子發(fā)射器件，包括電極排布，該電極排布包括至少一個陰極和至少一個陽極，所述陰極和陽極以隔開關(guān)系排布，其間具有氣體介質(zhì)間隙；該器件被構(gòu)造為使所述至少一個陰極暴露于激勵照射，以使得電子從所述至少一個被照射的陰極射出，該器件能夠用作光電發(fā)射切換器件。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種電子發(fā)射器件，包括電極排布，該電極排布包括以隔開關(guān)系排布的至少一個陰極、至少一個陽極以及至少一個附加電極；該器件被構(gòu)造為使所述至少一個陰極暴露于激勵照射，以使得電子從所述至少一個被照射的陰極向所述至少一個陽極射出；該器件能夠用作光電發(fā)射切換器件。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種集成器件，其包括可用作電子發(fā)射單元的至少一個結(jié)構(gòu)，所述至少一個結(jié)構(gòu)包括分別由第一基板層和第二基板層承載的至少一個陰極和至少一個陽極，二者通過包括至少一個介電層的間隔體層結(jié)構(gòu)而彼此隔開，對該間隔體層結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)圖，以在陰極與陽極之間限定一間隙，第一基板和第二基板中至少一個由相對于特定激勵輻射透明的材料制成，從而使得能夠進(jìn)行所述至少一個陰極的照射，以從所述陰極發(fā)射出電子，該器件能夠用作光電發(fā)射切換器件。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種集成器件，其包括可用作電子發(fā)射單元的至少一個結(jié)構(gòu)，所述至少一個結(jié)構(gòu)包括分別由第一基板層和第二基板層承載的至少一個陰極和至少一個陽極，二者通過間隔體層結(jié)構(gòu)彼此間隔開，該間隔體層結(jié)構(gòu)包括第一介電層和第二介電層以及這兩個介電層之間的導(dǎo)電層，對該間隔體層結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)圖，以在陰極與陽極之間限定一間隙，第一和第二基板中的至少一個由相對于特定激勵輻射透明的材料制成，從而使得能夠進(jìn)行陰極照射，以從所述陰極發(fā)射出電子，該器件能夠用作光電發(fā)射切換器件。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種集成器件，其包括可用作電子發(fā)射單元的結(jié)構(gòu)的陣列，該器件包括承載著隔開的陰極的陣列的第一基板層；承載著隔開的陽極的陣列的第二基板層；以及所述第一基板與所述第二基板之間的間隔體層結(jié)構(gòu)，該間隔體層結(jié)構(gòu)包括至少一個介電層并且被構(gòu)圖以限定間隙陣列，各個間隙位于各個陰極與陽極之間，第一基板和第二基板中至少一個由相對于特定激勵輻射透明的材料制成，由此使得可以進(jìn)行陰極照射，而從該陰極發(fā)射出電子，該器件可以用作光電發(fā)射切換器件。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種將電子發(fā)射裝置用作光電發(fā)射切換器件的方法，該方法包括以下步驟用特定激勵輻射來對陰極進(jìn)行照射，以使電子從陰極向陽極發(fā)射；以及通過以下中至少一個來影響切換可控地改變陰極的照射、以及可控地改變陰極與陽極之間的電場。
如上所述，陰極和陽極可以通過氣體介質(zhì)間隙(如，空氣、惰性氣體)彼此隔開。這種器件可以利用也可以不利用光電效應(yīng)。這種裝置基于一種新技術(shù)，即所謂的“氣體納米技術(shù)”。這種技術(shù)不存在真空微電子器件的缺陷，并且，與現(xiàn)有的基于半導(dǎo)體的電子學(xué)相反，不會有大量的能量耗散，并且抗輻射。本發(fā)明的這種氣體納米器件在空氣或其他氣體環(huán)境中提供電子的通道。該器件可以被構(gòu)造為或者可以用作切換器件或者顯示器件。
因此，根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種電子發(fā)射器件，包括電極排布，該電極排布包括至少一個單元，該至少一個單元具有以隔開關(guān)系排布的至少一個陰極和至少一個陽極，所述陽極和陰極通過氣體介質(zhì)間隙彼此隔開，該氣體介質(zhì)間隙基本上不超過所述氣體介質(zhì)中的電子的平均自由程。


為了理解本發(fā)明并了解如何可以在實(shí)際中執(zhí)行本發(fā)明，下面僅通過非限定示例的方式，參照附圖來說明優(yōu)選實(shí)施例，圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的可用作二極管結(jié)構(gòu)的電子光電發(fā)射切換器件的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的被設(shè)計為三極管結(jié)構(gòu)的電子光電發(fā)射切換器件的示意圖；圖3A-3C示出了適于在圖2的器件中使用的電極排布設(shè)計的幾個示例；圖4例示了本發(fā)明的電子光電發(fā)射切換器件的另一結(jié)構(gòu)，其中電極排布包括與一公共陰極相關(guān)聯(lián)的陽極陣列；圖5示意性地示出了本發(fā)明的電子光電發(fā)射切換器件的另一結(jié)構(gòu)；圖6示出了結(jié)構(gòu)如圖1所示的本發(fā)明的電子發(fā)射器件的操作的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；圖7A至7C示出了體現(xiàn)本發(fā)明特征的另一實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其中圖7A示出了被設(shè)計為簡單平面三極管結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的電子光電發(fā)射切換器件；并且圖7B和7C示出了如下測量結(jié)果圖7B示出了對于柵格上的不同電壓，在陽極上測得的電壓-電流特性，而圖7C示出了作為柵極電壓對于陽極上的不同電壓的函數(shù)的陽極電流；圖8A至8E例示了本發(fā)明的電子光電發(fā)射切換器件在微米級別下的實(shí)現(xiàn)，其中圖8A示出了呈現(xiàn)圖8B的多單元器件的基本單元的器件；而圖8C至8E示出了對圖8A的器件的操作的靜電仿真；以及圖9A至9C示出了本發(fā)明的電子光電發(fā)射切換器件的另一示例，被構(gòu)造為并且可以用于利用晶體管結(jié)構(gòu)中的自旋電子效應(yīng)(spintroniceffect)。
具體實(shí)施例方式
參照圖1，示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例而構(gòu)造的電子器件10。該器件被構(gòu)造為并且可以用作電子光電發(fā)射切換器件。在本示例中，該器件具有二極管結(jié)構(gòu)外形。器件10包括電極排布12，該排布由以隔開關(guān)系排布在基板14頂部上且其間具有間隙15的第一陰極12A和第二陽極12B形成。該器件被構(gòu)造為使陰極12A暴露于激勵輻射，從而使電子從陰極向陽極發(fā)射。如本示例所示，該器件包括照射組件20，該照射組件20被定位用于至少對陰極12A進(jìn)行照射，從而使得可以從陰極向陽極發(fā)射電子。
通過進(jìn)行陰極照射并且在陽極與陰極之間適當(dāng)?shù)厥┘与妶?，來對切換(即，影響陰極與陽極之間的電流)進(jìn)行控制。例如，陰極與陽極之間可以維持特定電勢差，并且通過改變照射強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)切換。實(shí)現(xiàn)切換的另一示例為在維持特定照射強(qiáng)度的同時，改變電極之間的電勢差。另一個示例為修正照射以及電極之間的電勢差二者。應(yīng)該注意，可以通過各種方式來實(shí)現(xiàn)照射的改變，例如通過改變發(fā)光組件的工作模式、通過修正出射光的偏振或相位等等。器件10與控制單元22相關(guān)聯(lián)，控制單元22包括用于向陰極和陽極提供電壓的電源單元22A，以及用于操作照射器20的適當(dāng)照射控制設(shè)備22B等。
陰極12A和陽極12B可以由金屬或半導(dǎo)體材料制成。陰極12A優(yōu)選地為減功函電極?？梢允褂秘?fù)電子親和勢(NEA)材料(如鉆石)，由此減小了感生光電發(fā)射所需的光子能(激勵能)。減小功函的另一種方式是利用減小了功函的有機(jī)或無機(jī)材料(圖中以虛線例示的涂層16)來涂覆或摻雜陰極12A。該材料例如可以是金屬、多堿、雙堿或者任意NEA材料，或者涂覆或摻雜有銫的GaAs電極，由此獲得大約1-2eV的功函。有機(jī)或無機(jī)涂層還用于保護(hù)陰極免受污染。
照射組件20可以包括一個或更多個光源，所述光源可以在包括針對該器件中使用的陰極的激勵照射的波長在內(nèi)的波長范圍內(nèi)工作。該照射組件20可以是但并不限于低壓燈(如Hg燈)、其他燈(如高壓Xe燈)、連續(xù)波(CW)激光或脈沖激光(高頻脈沖)、一個或更多個非線性晶體、或者一個或更多個發(fā)光二極管(LED)、或者任意其他光源或多個光源的組合。
可以直接或者通過透明基板14(如圖中虛線所示)將照射組件20所產(chǎn)生的光施加給(一個或多個)電極。
陰極12A和陽極12B可以通過真空或氣體介質(zhì)(如空氣、惰性氣體)間隙15彼此間隔開。如圖中虛線所示，可以對整個器件10或者僅僅是其電極排布進(jìn)行封裝并充入氣體。應(yīng)該理解，氣壓足夠低，以確保從陰極加速到陽極的電子的平均自由程大于陰極與陽極之間的距離(間隙15的長度)，由此消除了對于電極之間的真空的要求，或者至少顯著地降低了真空需求。例如，對于陰極層與陽極層之間的10微米的間隙，可以使用幾mBar的氣壓。換句話說，電極12A與12B之間的間隙15的長度基本上不超過該氣體環(huán)境中的電子的平均自由程。
然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明的原理(陰極照射)可以有利地用在傳統(tǒng)的基于真空的場發(fā)射器件中，由此顯著地降低了對于陰極材料的低功函以及/或者幾何學(xué)要求，以及/或者降低了對于強(qiáng)電場的要求。
如圖1中虛線所示，陰極12A可以被設(shè)計為具有非常尖銳的邊緣17，如，其橫截面尺寸大致不超過60nm(如半徑小于大約30nm)。較之具有平坦邊緣的陰極的設(shè)計，這種陰極的設(shè)計通常用于使該器件在較低的電勢下工作。然而，注意以下事項(xiàng)非常重要使用陰極照射實(shí)際上消除了對于使陰極具有尖銳邊緣的要求。本發(fā)明的器件(其中使用陰極的照射)與指定類型的轉(zhuǎn)換器件相比，本發(fā)明的器件的特征在于電流穩(wěn)定性更加出色，對于電極的表面作用的變化更加遲鈍，以及可能在陰極與陽極之間更大的距離下、更弱的施加電場下實(shí)現(xiàn)有效的器件操作，并且無需陰極具有尖銳的邊緣。使用陰極照射使得以較低電壓進(jìn)行工作，即，抵達(dá)陽極的電子的能量較低，由此防止了對于陽極的諸如濺射和蒸發(fā)的不利影響。
圖2示意性示出了被設(shè)計為三極管結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的電子光電發(fā)射切換器件100。為了便于理解，在本發(fā)明的所有示例中，使用相同的標(biāo)號來表示共用的部件。器件100包括電極排布12，該排布12由通過間隙15(真空或氣體介質(zhì)間隙)彼此隔開的陰極12A和陽極12B，以及與陰極和陽極電絕緣的柵極12C形成。在本示例中，柵極12C位于陽極12B上方，通過絕緣體18與其間隔開。設(shè)置有電子提取器(照射器)20，以將其容納為直接(如圖中所示)或經(jīng)由透光基板14至少對陰極進(jìn)行照射。
在圖2的結(jié)構(gòu)中，電極12B和12C分別用作陽極和切換控制元件。更具體地，在維持陰極的特定照射以及陰極與陽極之間的特定電勢差的同時，通過選擇性地對柵極提供電壓來實(shí)現(xiàn)陰極與陽極之間的電流的變化。
然而，應(yīng)該理解，還可以使用另一種結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)這種切換。例如，通過切換電極12B和12C、通過使電極12B和12C并排放置、通過完全省去“柵極”12C并且通過電極12A與12B之間所提供的電壓來控制它們之間的電流(如圖1的結(jié)構(gòu)所示)，以及/或者通過改變照射強(qiáng)度。
圖3A至3C以顯而易見的方式示出了適于用在器件100中的電極排布設(shè)計的幾個可能的但并非限定性的示例。
圖4例示了本發(fā)明的電子光電發(fā)射切換器件的另一結(jié)構(gòu)，總體表示為200。此處，電極排布12包括陰極12A以及多個隔開的陽極12B的陣列(通常至少為兩個)(本示例中示出的是排布成弧形或圓環(huán)形陣列的四個這種陽極)。如上所述，陽極12B根據(jù)其間使用了真空還是氣體介質(zhì)間隙而與陰極12A適當(dāng)?shù)馗糸_。容納有照射器20，以對陰極層進(jìn)行照射，本示例中，經(jīng)由其上承載著陰極的透光基板14來實(shí)現(xiàn)照射。陰極和陽極中的每一個都是通過電源來獨(dú)立定址(address)的。在器件工作期間，控制單元22對照射器進(jìn)行操作，以維持陰極的特定照射(或者可控地改變對其的照射)，由此使得可以從陰極提取出電子，并選擇性地在陰極與各個陽極之間施加電勢差。這樣就可以產(chǎn)生/復(fù)用數(shù)據(jù)流序列。
參照圖5，圖5示意性示出了本發(fā)明的電子光電切換器件300的又一結(jié)構(gòu)。該器件300包括電極排布12以及照射器20。電極排布12包括陰極12A、單個陽極和多個柵極、或者單個柵極和多個陽極。在本示例中，使用了柵極12C和N個陽極的陣列(圖中示出了五個這種陽極12B(1)至12B(5))。容納有照射器20，用于對陰極12A進(jìn)行照射。在本示例中，該器件被構(gòu)造為使得可以通過透明基板14來進(jìn)行陰極照射?？梢酝ㄟ^改變提供給柵極12C的電壓，同時維持提供給陰極和陽極的特定電壓，并且維持陰極12A的特定照射(或者可控地改變照射)，來產(chǎn)生/復(fù)用數(shù)據(jù)流序列。柵極12C的電壓變化確定了從陰極到陽極的電子路徑增大柵極12C上的負(fù)電壓的絕對值產(chǎn)生了從陰極到各個陽極12B(1)、12B(2)、12B(3)、12B(4)、12B(5)的順序電子通道。
圖6示出了結(jié)構(gòu)與圖1的上述器件10相同的電子發(fā)射器件的操作的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。曲線G給出了在使照射組件(圖1中的20)在其工作(開燈)與非工作(關(guān)燈)位置之間切換時，流經(jīng)該器件的電流隨時間的變化。在本示例中，陰極和陽極彼此隔開45nm，并且其間保持大約4.5V的電勢差。
下面參照圖7A至7C，這些圖示出了表示本發(fā)明的特征的另一實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖7A示出了被設(shè)計為簡單的平面三極管結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的電子光電發(fā)射切換器件400。該器件被真空密封，并且使用光源組件(照射器)20經(jīng)由透光基板14從外部照射半透明光電陰極12A。電極排布12還包括陽極12B，以及陰極與陽極之間的格狀的柵極12C。
基板14是500μm厚的熔融氧化硅玻璃。光電陰極12A由基板14表面上的光電發(fā)射涂層制成。光電陰極是通過E光束蒸發(fā)(0.1nm/sec)淀積在該基板上的15nrn厚的W-Ti(90％-10％)。柵格12C由直徑為50μm的隔開的平行金屬導(dǎo)線的陣列形成，并且導(dǎo)線之間的間隔(中心到中心)為150μm。陽極12B由銅制成，并具有10mm的厚度。光源20是在有效范圍(240-280nm)內(nèi)并且光輸出功率為100mW的UV源(超壓汞燈)。通過專門的液體光波導(dǎo)21將光引導(dǎo)至光電陰極的背面。電極排布12被密封在陶瓷封裝中，在進(jìn)行測量之前，(使用簡單的真空泵)將空氣泵出該封裝，以獲得10-5托的壓力。在測量過程中，使光電陰極12A保持接地。
圖7B和7C示出了測量結(jié)果，其中圖7B示出了對于柵極12C上的不同電壓，在陽極(圖7A中的12B)上測得的電壓-電流特性，而圖7C示出了作為柵極電壓對于陽極12B上的不同電壓的函數(shù)的陽極電流。圖7B中的曲線H1至H13分別對應(yīng)于以下柵極電壓值0.4V、0.2V、0.0V、-0.2V、-0.4V、-0.6V、-0.8V、-1.0V、-1.2V、-1.4V、-1.6V、-1.8V以及-2.0V。圖7C中的曲線R1至R10分別對應(yīng)于陽極上的以下電壓10V、20V、30V、40V、50V、60V、70V、80V 90V和100V。
發(fā)明人已經(jīng)展示了，通過用這種更加有效的光電發(fā)射材料(例如Cs-Sb)來代替W-Ti光電陰極，可以獲得量級高六次的電流，同時在可見光譜范圍內(nèi)，使得可以使用簡單的LED來代替UV光源。
下面參照圖8A至8E，這些圖例示了本發(fā)明的電子光電發(fā)射切換器件在微米級別下的另一實(shí)現(xiàn)。這種器件可以通過多種已知的半導(dǎo)體技術(shù)而制造出。圖8A示出了表示圖8B中所示的多單元器件600的基本單元的器件500。圖8C至8E示出了圖8A的器件的操作的靜電仿真。
如圖8A所示，器件500包括電極排布12和照射器20。電極排布12是多層(堆疊)結(jié)構(gòu)23，其限定了通過其間的間隙15而隔開的陰極12A和陽極12B，間隙15由間隔體層結(jié)構(gòu)限定，在晶體管結(jié)構(gòu)的本示例中，該間隔體層結(jié)構(gòu)包括柵極12C。
結(jié)構(gòu)23包括底基板層L1(絕緣體材料，如玻璃)，其承載著由高導(dǎo)電性材料(如，鋁或金)制成的陽極層12B；介電材料層L2(如，厚度例如大約為1.5μm的SiO2)；柵極層L3，由厚度例如為大約2μm的高導(dǎo)電性材料(如，鋁或金)制成；另一介電材料層L4(如厚度大約為1.5μm的SiO2)；以及上基板層L5，由對于激勵輻射的光譜范圍內(nèi)的光透明的材料(如石英)制成，并承載著由半透明光電發(fā)射材料(如，厚度為幾十納米)制成的陰極層12A。對間隔體層結(jié)構(gòu)(電介質(zhì)和柵極層L2至L4)進(jìn)行構(gòu)圖，以在陰極12A與陽極12B之間限定間隙15，并限定柵格電極12C。在本示例中，間隙15是寬度大約為3μm、高度大約為5μm的真空溝。
應(yīng)該注意，承載著基板L1的陽極可以是透明的，并且可以經(jīng)由間隙15從器件的陽極側(cè)對反射陰極施加照射。在陽極占據(jù)了陰極下方的基板L1的整個表面的情況下，陽極也可以為透光的。否則，照射就經(jīng)由基板L1的位于其陽極承載區(qū)以外的區(qū)域被引導(dǎo)至陰極。
應(yīng)該理解，可以使用各種其他結(jié)構(gòu)來設(shè)計器件500(以及圖8B的器件600)，例如，陽極和陰極可以在位置上交換，陽極和陰極之一或者兩者可以覆蓋相應(yīng)基板的整個表面(盡管這會導(dǎo)致高得多的電極間電容，并因此導(dǎo)致高頻下更差的性能)。上基板L5和其上的電極層(本示例中的陰極層12A)可以通過晶片結(jié)合、芯片倒裝或任意其他技術(shù)而放置在介電層L4上。層的厚度和間隙15的寬度可以相對于彼此顯著變化，而不會破壞器件的基本功能。所有的尺寸都可以增大或減小幾個量級，而仍然保持器件操作的相同原理。
為了從電子發(fā)射器件獲得更高的輸出電流，可以將幾個這種腔500并聯(lián)連接在一起，例如圖8B所示，圖8B示出了由四個子單元500形成的器件600。
應(yīng)該注意，可以使溝15相對較寬(沿水平面的尺寸)，如幾毫米。包含并排放置的幾千個這種寬溝在內(nèi)的整個器件600可能占據(jù)大約1cm2的面積，因此產(chǎn)生了相對較高的電流值。為了獲得累積電流量，將陽極12B、陰極12A以及柵極12C全部并聯(lián)連接(圖中未示出互連)。另選地，以上器件單元可以被單獨(dú)訪問，如，用于產(chǎn)生相位陣列。還應(yīng)該注意，照射器20可以包括單個光源組件，并將光適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)至單元500(如經(jīng)由光纖)。
圖8C至8E示出了器件500或者器件600的子單元的操作的靜電仿真。為了便于說明，僅示出了電極，即，光電陰極12A、陽極12B以及柵極12C。在這些仿真中，對光電陰極12A進(jìn)行照射并將其保持在0V，而將陽極12B保持在5V。圖8C示出了當(dāng)柵電壓為0V(全陽極電流)時的電子軌跡。圖8D示出了柵電壓為-0.7V時的情況，而圖8E對應(yīng)于柵電壓為-1V(無陽極電流)的情況。以0.15eV的能量Ek射出電子。
下面參照圖9A至9C，圖中示出了被構(gòu)造為并且用于利用晶體管結(jié)構(gòu)中的自旋電子效應(yīng)的本發(fā)明器件的另一實(shí)現(xiàn)。
圖9A示出了本發(fā)明的電子光電發(fā)射切換器件700A，其包括由電極排布12(陰極12A、陽極12B以及柵極12C)形成的晶體管結(jié)構(gòu)；照射器20；以及磁場源30。陰極和陽極由磁矩方向相反的不同鐵磁材料制成，因此實(shí)現(xiàn)了自旋閥。在陰極和陽極都處于上旋狀態(tài)下進(jìn)行操作可以改進(jìn)信噪比。對磁場源30進(jìn)行操作以向電極排布施加外部磁場，使得陰極或陽極在上旋狀態(tài)與下旋狀態(tài)之間切換，由此導(dǎo)致晶體管在導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)之間進(jìn)行切換。
圖9B和9C例示了電子光電發(fā)射切換器件700B和700C，其中陰極由非鐵磁金屬或半導(dǎo)體制成，而陽極由鐵磁材料制成。在這種情況下，當(dāng)對照射器20進(jìn)行適當(dāng)配置和操作以選擇性地向陰極施加不同偏振的光時，可以從陰極射出自旋偏振的電子。如圖9B的示例所示，照射器20包括配有偏振旋轉(zhuǎn)器20B(例如λ/4片)的單光源組件20A。在圖9C的示例中，照射器20包括分別產(chǎn)生不同偏振的光P1和P2的兩個光源組件(LS)21A和21B。在這些示例中，通過改變照射光的偏振(即，對圖9B的示例中位于照射光的光路中的偏振旋轉(zhuǎn)器20B進(jìn)行選擇性操作，或者對圖9C的示例中的光源21A和21B之一進(jìn)行選擇性操作)，或者通過使陽極在上旋與下旋高透射率狀態(tài)之間切換，來實(shí)現(xiàn)晶體管在導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)之間的切換。
應(yīng)該注意，圖9C的器件結(jié)構(gòu)可以用來控制陰極與陽極之間的電流。在這種情況下，以不同的比例操作光源21A和21B。此外，在所有上述器件中，可以使用多于一個的陰極、陽極、柵極和光源。
如上所述，陰極與陽極之間的間隙可以是氣體介質(zhì)間隙(如空氣、惰性氣體)而非真空間隙。氣體介質(zhì)間隙的長度基本上不超過該氣體環(huán)境中的電子的平均自由程。例如，間隙長度在幾十納米(如50nm)到幾百納米(如800nm)的范圍內(nèi)。
考慮陰極與陽極之間有氣體介質(zhì)間隙并且沒有光電效應(yīng)(如，圖1或圖2中沒有照射器20)的器件結(jié)構(gòu)，可以如下來實(shí)現(xiàn)切換影響陰極與陽極之間的電勢差，由此影響其間的電流；或者將陰極和陽極維持在特定的電勢差，并且影響施加給柵極的電壓。返回到圖9A，應(yīng)該理解，相同的原理也適用于這種基于氣體介質(zhì)、不利用光電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)自旋閥的器件。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地理解，可以在不脫離在所附權(quán)利要求中以及由其限定的本發(fā)明的范圍的情況下，對如上所述的本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種電子發(fā)射器件，包括具有至少一個陰極和至少一個陽極的電極排布，所述陰極和陽極以隔開關(guān)系排列；該器件被構(gòu)造為使所述至少一個陰極暴露于激勵照射，由此使得電子從所述陰極射出，該器件能夠用作光電發(fā)射切換器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述陰極和陽極被氣體介質(zhì)間隙隔開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述陰極和陽極被真空間隙隔開。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其中氣壓被選擇為足夠低，以確保從陰極加速到陽極的電子的平均自由程大于陰極與陽極之間的間隙的長度。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述電極排布包括以隔開關(guān)系排列的陽極的陣列。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述電極排布包括以隔開關(guān)系排列的陰極的陣列。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的器件，可以通過影響陽極電流來控制陰極與陽極之間的電流，通過執(zhí)行以下操作中的至少一個而使陽極電流受到影響改變陰極與陽極之間的電勢差，同時保持陰極的特定照射；修正陰極的照射，同時保持陰極與陽極之間的特定電勢差。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述電極排布包括與陰極和陽極電絕緣的至少一個附加電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，其中所述附加電極被構(gòu)造為位于陰極與陽極之間的柵格。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的器件，其中所述附加電極容納在與陰極和陽極所處的平面隔開的平面內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的器件，其中這些電極位于不同的平面內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述至少一個附加電極可以用來控制陰極與陽極之間的電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的器件，可以通過改變提供給所述至少一個附加電極的電壓，同時保持陰極的照射并保持陰極與陽極之間的特定電勢差，由此影響陽極電流，來控制陰極與陽極之間的電流。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的器件，可以通過改變提供給所述至少一個附加電極的電壓，并修正陰極的照射，由此影響陽極電流，來控制陰極與陽極之間的電流。
15.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述陰極形成有帶尖銳邊緣的部分。
16.根據(jù)以上權(quán)利要求1中任意一項(xiàng)所述的器件，包括照射組件，該照射組件可以利用包括用于使電子從陰極射出的激勵照射在內(nèi)的波長范圍而工作。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述照射組件包括以下中的至少一個低壓放電燈、高壓放電燈、連續(xù)波激光器件、脈沖激光器件、至少一個非線性晶體，以及至少一個發(fā)光二極管。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的器件，其中所述照射組件包括Hg燈。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的器件，其中所述照射組件包括Xe燈。
20.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述陰極涂覆或摻雜有有機(jī)或無機(jī)材料。
21.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的器件，其中這些電極由金屬材料制成。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任意一項(xiàng)所述的器件，其中這些電極由半導(dǎo)體材料制成。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述陰極和陽極之一由金屬制成，另一個由半導(dǎo)體材料制成。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述陰極和陽極之一由金屬制成，另一個由金屬和半導(dǎo)體的混合物制成。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述陰極和陽極由磁矩方向相反的不同鐵磁材料制成，該器件因此可用作自旋閥，使陰極和陽極之一在其上旋狀態(tài)與下旋狀態(tài)之間切換使得該器件在其非工作位置與工作位置之間切換。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的器件，包括用于向這些電極排布施加外部磁場的磁場源，外部磁場的施加使得所述陰極和陽極之一在其上旋狀態(tài)與下旋狀態(tài)之間切換。
27.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述陰極由非鐵磁金屬或者半導(dǎo)體制成，而所述陽極由鐵磁材料制成，通過改變照射的偏振，該器件可以在其工作位置與非工作位置之間切換。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的器件，包括照射組件，該照射組件可以利用包括所述激勵照射在內(nèi)的波長范圍而工作，該照射組件被構(gòu)造為產(chǎn)生各種偏振的光。
29.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述陰極由非鐵磁金屬或者半導(dǎo)體制成，而所述陽極由鐵磁材料制成，通過使陽極在上旋和下旋高透射率狀態(tài)之間切換，該器件可以在其不同的工作模式之間切換。
30.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述陰極位于對于包括使得電子從陰極射出的激勵照射在內(nèi)的波長范圍透明的基板上，由此使得可以通過所述透明基板來進(jìn)行陰極的照射。
31.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述陽極位于對于包括使得電子從陰極射出的激勵照射在內(nèi)的波長范圍透明的基板上，由此使得可以通過陽極承載基板的陽極外部的區(qū)域來進(jìn)行陰極的照射。
32.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述陽極對于包括使得電子從陰極射出的激勵照射在內(nèi)的波長范圍透明，由此使得可以通過陽極來進(jìn)行陰極的照射。
33.根據(jù)以上權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述電極排布是集成結(jié)構(gòu)，其包括用于分別承載陰極和陽極的第一基板層和第二基板層；以及第一基板層與第二基板層之間的間隔體層結(jié)構(gòu)，該間隔體層結(jié)構(gòu)被構(gòu)圖以在陰極與陽極之間限定間隙。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的器件，其中所述第一基板承載有以隔開關(guān)系排布的陰極的陣列。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的器件，其中所述第二基板承載有以隔開關(guān)系排布的陽極的陣列。
36.根據(jù)權(quán)利要求33至35中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述間隔體層結(jié)構(gòu)包括至少一個介電材料層。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的器件，其中所述間隔體層結(jié)構(gòu)包括第一介電層和第二介電層，以及所述第一介電層與第二介電層之間的導(dǎo)電層，經(jīng)構(gòu)圖的導(dǎo)電層限定了附加電極。
38.根據(jù)權(quán)利要求34至37中任意一項(xiàng)所述的器件，其中所述間隔體層結(jié)構(gòu)被構(gòu)圖以限定隔開間隙的陣列，各隔開間隙在各個陰極與陽極之間。
39.一種將電子發(fā)射器件用作光電發(fā)射切換器件的方法，該方法包括以下步驟用特定激勵輻射來對陰極進(jìn)行照射，以使電子從陰極向陽極發(fā)射；以及通過以下中的至少一個來影響切換可控地改變陰極的照射、以及可控地改變陰極與陽極之間的電場。
40.一種電子發(fā)射器件，包括電極排布，該電極排布包括至少一個單元，所述單元具有至少一個陰極和至少一個陽極，所述陰極和陽極通過其間的氣體介質(zhì)間隙以隔開關(guān)系排布，該氣體介質(zhì)間隙的長度基本不超過所述氣體介質(zhì)中的電子的平均自由程。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的器件，其中所述陰極與陽極之間的間隙的長度基本上不超過800nm。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的器件，其中所述陰極與陽極之間的間隙的長度為大約幾十納米。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的器件，其中所述陰極與陽極之間的間隙的長度在幾十納米到幾百納米的范圍內(nèi)。
全文摘要
提供了一種電子發(fā)射器件(10)。該器件包括電極排布(12)，該電極排布包括至少一個陰極(12A)和至少一個陽極(12B)，所述陰極和陽極以隔開關(guān)系排布；該器件被構(gòu)造為使所述至少一個陰極暴露于激勵照射，由此使得電子從所述陰極射出，該器件能夠用作光電發(fā)射切換器件。
文檔編號H01J1/304GK1839456SQ200480024217
公開日2006年9月27日 申請日期2004年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月22日
發(fā)明者埃雷茲·哈拉米, 龍·納曼 申請人:曳達(dá)研究和發(fā)展有限公司, 埃雷茲·哈拉米