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目录1

1 绪论1

1.1 引言1

1.2 真空微电子学的发展历史2

1.3 真空微电子学的特点和内容6

1.3.1 真空微电子器件的主要特性6

1.3.2 真空微电子学的主要内容7

1.4 真空微电子学的应用与发展趋势9

参考文献11

思考题与习题11

2 场致发射14

2.1 引言14

2.2 表面电子特性15

2.3 金属场致发射18

2.4 半导体场致发射20

2.5 内场致发射21

2.5.1 金属或半导体表面介质薄膜22

2.5.2 金属-介质-金属（MIM）25

2.5.3 反向偏压p-n结27

2.5.4 负电子亲合势阴极28

2.6 场致发射电子的能量分布和Nottingham效应31

2.7 空间电荷效应34

思考题与习题35

参考文献35

3 器件物理与特性分析38

3.1 引言38

3.2 场致发射公式的特性38

3.3 真空条件和FEA结构分析42

3.4 FEA结构优化和理论极限47

3.5 FEA热稳定性和材料选择51

3.6 FEA阵列特性估算53

思考题与习题54

参考文献55

4 数值计算与器件特性模拟56

4.1 引言56

4.2 数值计算模型的建立57

4.2.1 基本方程57

4.2.2 计算模型及边界条件58

4.3 静电场的数值模拟60

4.3.1 有限差分算法60

4.3.2 区域细化反复迭代的有限差分算法65

4.3.3 非正交曲线坐标系下的有限差分算法69

4.4 电子轨迹及发射电流的计算77

4.4.1 直角坐标系下的二维四阶龙格-库塔方法78

4.4.2 非正交曲线坐标系下电子轨迹的计算82

4.4.3 场致发射器件发射电流及其分配83

4.5 场致发射器件特性模拟84

4.5.1 塔形微尖场致发射体的静电特性84

4.5.2 鸡尾酒杯形边缘场致发射体的静电特性86

4.5.3 新型火山口形场致发射体静电特性的数值模拟92

4.5.4 平面聚焦系统96

思考题与习题100

参考文献101

5 器件制造与工艺104

5.1 引言104

5.2 纵向器件的制备105

5.2.1 钼锥场致发射体阵列的制备105

5.2.2 硅锥场致发射体阵列的制备107

5.2.3 模塑技术111

5.3 横向器件的制备112

5.3.1 非自对准器件的制备112

5.3.2 自对准器件的制备114

5.4 器件封装115

5.5.1 氧化锐化118

5.5 器件制备中所涉及的重要工艺118

5.5.2 平面化技术119

5.5.3 静电键合技术120

思考题与习题122

参考文献122

6 真空微电子器件124

6.1 引言124

6.2 真空集成电路有源元件125

6.3 高频和微波器件128

6.3.1 分布式放大器128

6.3.2 线性束器件129

6.3.3 预聚焦束器件130

6.4 电子源和微电子光学系统133

6.5 场致发射显示屏135

6.5.1 引言135

6.5.2 研制历史136

6.5.3 工作原理及发展现状137

6.5.4 场致发射显示屏产品设计的相关技术142

6.6 传感技术144

6.7 显微技术146

思考题与习题149

参考文献149