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    摘要微机电系统技术的发展为真空微电子器件的发展提供了新的方向和广阔的空间，场发射阵列阴极(FEA)是最具代表性的研究成果。世界范围内正进行真空微电子技术的研制,这些探索会使微波管制造需要的费用、器件占用的空间、质量减少和发射固定频段电磁波、故障率进一步降低，真空微电子技术将在Terahertz频段制造出1W左右的高功率发射器件。即使是1W输出功率的微型真空设备也可以在频率超过100GHz时提供大量的宽带通信应用，例如成像雷达和光谱学等。这些有效的真空设备也应用在科学、工业和医疗应用的许多未开发领域。这样的真空器件在应用频率高于100GHz时是非常小的尺寸，并且需要微电子技术去制造。太赫兹真空微电子器件的研制成功需要真空电子管技术与半导体技术的融合。正是全球范围内的重大努力开发出诸如此类使用有效的基于X射线光刻技术的MEMS（微机电系统）加工技术和DRIE(深层离子蚀刻技术)的半导体技术微型真空设备。本文介绍了FEA近年来的发展以及太赫兹真空微电子设备上的一些细节。25427
    关键词：微加工技术 真空微电子 太赫兹技术 行波管 返波管
    毕业论文设计说明书外文摘要
    Title    Terahertz vacuum microelectronics                    
    Abstract
    Recent developments in microfabrication have produced new opportunities in vacuum electronics. The variety of microfabrication applications in vacuum electronics is steadily growing.The impressive achievements are field emitter arrays（FEA） for cold cathodes.A new class of microfabricated vacuum electron devices or “μVED” will make the microwave / millimeter wave tubes miniature and low costs. They will also work in terahertz frequency with power output up to 1W.Compact vacuum devices of output power even at 1W and at terahertz (THz) frequencies above 100GHz offer enormous applications for wide band communication,
    imaging radars, and spectroscopy. These active vacuum devices are also required in many
    more unexplored areas of scientific, industrial and medical applications. Such vacuum devices
    at frequency above 100GHz are very small in dimension and microelectronic technology is
    needed for their fabrication. Successful development of THz vacuum microelectronic devices
    therefore needs fusion of vacuum tube technology with the semi-conductor technology.
    Significant efforts are being carried out worldwide to develop successfully such compact
    vacuum devices using available LIGA and DRIE semiconductor technologies. This paper
    presents some details on THz vacuum microelectronic devices.
    Keywords:microfabrication； vacuum microelectronics； terahertz technigue;  TWT/BWO
    目   次
    1引言1
      2场致发射阵列阴极 3
      3 微型真空电子器件 7
    4 太赫兹行波管和返波管 8
    5 太赫兹行波管/返波管圆形电子束9
    5.1电子枪组件95GHZ行波管/返波管9
    5.2 隔磁慢波结构用于95GHz 行波管/返波管10
    5.3返波管耦合腔慢波结构用于95GHz行波管/返波管11
      6 太赫兹行波管/返波管片形电子束11
      6.1 单束电子枪12
    7 完整的真空装置集成14
    结论  15
    致谢  17
    参考文献18
    1  引言
    微机电系统技术的发展为小微尺寸空间架构的元件规模化生产提供了巨大的支持。也为真空微电子技术的应用开辟了新的方向和广阔的空间[1]。这些新的方向和新的区域包括:(1)用微机电系统技术制造的场致发射阵列阴极(FEA)来替换广泛使用的热阴极;(2)稳定的、详细制造的小型微波/毫米波/亚毫米波器件和电路替换通常的机器加工和手工装配的器件和电路;（3）低成本组件和大规模制造零件的运用；（4）提升设备和体系集成度，减少了占用空间和质量。微机电系统技术对真空微电子技术中有帮助的研究越来越多。最具代表性的研究突破是FEA的应用。Si基、钼微尖、栅控场发射阵列阴极(FEA)在650A/cm2电流密度下,已经表现出多于8年的使用时间和工作稳定性,2000A/cm2电流密度也已经实现[2]。使用微机电系统技术加工的场致发射阵列阴极顺利的使用于TWT内[3～5],并得到27W和55W输出功率。纳米C管作为辐射源的研制同样获得了较好的进展,取得了4A/cm2的电流密度[6]。
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