(57)【要約】【課題】特にＭＥＭＳの分野における電子デバイスの発熱性を低減させることを目的とする。【解決手段】  本発明の電子デバイスは、第１の導電性パッド（１２１）と、第２の導電性パッド（１２２）と、互いに対して概ね平行な第１の複数の導電性ビーム（１３１）とを備え、第１の複数の導電性ビームはそれぞれ、ビーム抵抗を有する中央領域（１３２）と、中央領域から第１の導電性パッドまで延在する第１の端部領域（１３４）と、中央領域から第２の導電性パッドまで延在する第２の端部領域（１３６）とを有し、第１の端部領域および第２の端部領域はそれぞれ、ビーム抵抗よりも低い端部抵抗を有する。【選択図】図１
2006049305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電性パッドと、
第２の導電性パッドと、
互いに対して概ね平行な第１の複数の導電性ビームとを備える電子デバイスであって、前記第１の複数の導電性ビームはそれぞれ、
ビーム抵抗を有する中央領域と、
前記中央領域から前記第１の導電性パッドまで延在する第１の端部領域と、
前記中央領域から前記第２の導電性パッドまで延在する第２の端部領域とを有し、
前記第１の端部領域および前記第２の端部領域はそれぞれ、前記ビーム抵抗よりも低い端部抵抗を有することを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
前記端部抵抗は、前記中央領域から前記各導電性パッドへ向かうにつれて減少することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記第１の端部領域はさらに前記中央領域から前記第１の導電性パッドへ向かうにつれて増加するビーム幅を有することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記第１の端部領域はさらに前記中央領域から前記第１の導電性パッドへ向かうにつれて増加するビーム厚を有することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記第１の端部領域はさらに、変化する組成勾配を有することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記変化する組成勾配はさらに、少なくとも１つの合金元素を有し、前記少なくとも１つの合金元素の濃度が前記中央領域から前記第１の導電性パッドへ向かうにつれて減少することを特徴とする請求項５に記載の電子デバイス。
【請求項７】
陥没構造を有する基板をさらに備え、前記第１の複数の導電性ビームのそれぞれの前記中央領域は前記陥没構造上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項８】
前記第１の複数の導電性ビームのそれぞれの前記中央領域はさらに、電子を放出するように構成されるフィラメント部を有することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項９】
複数の陽極であって、前記それぞれの陽極上に冷陰極蛍光材料を有する複数の陽極をさらに備え、前記カバーはさらに、透過的なカバー部分を備え、前記第１の複数の導電性ビームの前記フィラメント部のそれぞれから放出される電子は前記複数の陽極のうちの１つに衝突し、前記冷陰極蛍光材料から放射されることを特徴とする請求項８に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
複数の陽極をさらに備え、前記第１の複数の導電性ビームの前記フィラメント部および前記複数の陽極は複数のダイオード構造を形成することを特徴とする請求項８に記載の電子デバイス。
【請求項１１】
互いに対して概ね平行であり、かつ前記第１の複数の導電性ビームに対して概ね互いに直交する第１の複数の格子ビームをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項１２】
前記複数の導電性ビームは第１の誘電率を有する材料から形成され、前記第１の複数の格子ビームは、前記第１の誘電率とは異なる格子ビーム誘電率を有する材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１１に記載の電子デバイス。
【請求項１３】
前記複数の導電性ビームと前記複数の格子ビームとの間に形成される間隙容量をさらに有し、前記間隙容量は、前記格子ビームおよび前記導電性ビームの誘電率とは異なる格子間誘電率を有することを特徴とする請求項１１に記載の電子デバイス。
【請求項１４】
前記第１の複数の導電性ビームはさらにビームピッチを有し、前記第１の複数の格子ビームはさらに前記ビームピッチを有することを特徴とする請求項１１に記載の電子デバイス。
【請求項１５】
互いに対して概ね平行であり、かつ前記第１の複数の導電性ビームに対して概ね平行である第２の複数の導電性ビームであって、前記第２の複数の導電性ビームは前記ビームピッチを有し、前記第２の複数の導電性ビームは前記第１の複数の導電性ビームに対して位置をずらされ、前記第１の複数の格子ビームは前記第１の複数の導電性ビームと前記第２の複数の導電性ビームとの間に配置される、第２の複数の導電性ビームと、
互いに対して概ね平行であり、かつ前記第１の複数の格子ビームに対して概ね平行である第２の複数の格子ビームであって、前記第２の複数の格子ビームは前記ビームピッチを有し、前記第２の複数の格子ビームは前記第１の複数の格子ビームに対して位置がずらされ、前記第２の複数の導電性ビームは、前記第１の複数の格子ビームと前記第２の複数の格子ビームとの間に配置される、第２の複数の格子ビームと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の電子デバイス。
【請求項１６】
少なくとも２つの導電性パッドを形成するための手段と、
互いに対して概ね平行な複数の導電性ビームとを備え、
前記ビームはそれぞれ、
１つの端部抵抗部を前記少なくとも２つの導電性パッドのそれぞれに接続するための手段と、
前記増加するビーム端部抵抗部を、中心ビーム抵抗を有する中心ビーム領域に接続するための手段とを有し、
前記端部抵抗部は前記中心ビーム抵抗よりも大きな端部抵抗を有することを特徴とする電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の導電性ビームを有する電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
より安価で、しかも高性能の電子デバイスが要求される結果として、消費電力が少なく、かつ効率が良い電子デバイスを製造する必要が高まっている。フォトニック結晶、マイクロ真空デバイス、そして包括的には、リレー、アクチュエータ、センサ、バルブおよび他の変換器等の従来の電気機械デバイスに代わる小型のシステムとして開発が進められている微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の先端分野は全て、高まり続ける消費電力への要求と、熱伝達をより良好に処理する必要性とに関する好例である。ＭＥＭＳデバイスに組み込まれる電気機械デバイスと集積回路とを一体に構成することにより、従来のシステムよりも性能が改善される。しかしながら、それには断熱性を改善することも要求される。
【０００３】
白熱電球は安価であり、今日最も広く利用されている照明技術であるが、単位消費エネルギー当たりの生成される光量に関して、最も効率が悪い照明源でもある。白熱電球は、フィラメント、典型的にはタングステン製のフィラメントを非常に高い温度まで加熱し、電磁スペクトルの可視領域において発光するようにすることによって動作する。ただ残念なことに、そのような高温では、フィラメントは、大量のエネルギーを、電磁スペクトルの非可視領域である赤外線領域において放射する。フォトニック結晶は通常、空間的に周期性のある構造であり、フォトニックバンドギャップのような有用な電磁波特性を有する。適当な格子間隔を有するフォトニック結晶は、タングステンフィラメントの放射率を変更することにより、白熱電球の光源効率を改善する可能性を提供する。フォトニック結晶に組み込まれる、そのようなフィラメントは、全部ではないが、大部分の光をスペクトルの可視領域において放射し、非可視領域の赤外線領域においてはほとんど、あるいは全く光を放射しないであろう。しかしながら、そのようなフィラメントは依然として１５００°Ｋを超える温度まで加熱されなければならない。
【０００４】
増幅およびスイッチングデバイスとして用いられるマイクロ真空デバイスは、半導体デバイスよりも耐放射性が高い。そのようなデバイスも通常、電子を放出するだけの十分に高い温度まで加熱されるフィラメントを利用する。そのような微細加工されたデバイスにおいては、熱損失および近接するデバイスの過熱のような熱に関する問題を軽減することが必要とされている。さらに、超小型燃料電池、化学反応器およびセンサは全て、同様の問題に直面している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの問題が尾を引く場合には、種々のエレクトロニクス製品における電子デバイスの使用、特にフォトニック結晶およびＭＥＭＳデバイスの分野において、これまで続いてきた成長および進歩が減速するであろう。家庭用電化製品のような分野では、より安価で、小型で、信頼性が高く、しかも高性能の電子機器に対する要求が、さらに複雑で、かつ集積されたデバイスの性能を改善し、最適化することに絶えず圧力をかけてきた。熱的な性能を最適化することができれば、現時点では実用的ではないか、あるいは費用対効果がないかのいずれかである多種多様な用途を開拓するであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電子デバイスは、第１の導電性パッドと、第２の導電性パッドと、互いに対して概ね平行な第１の複数の導電性ビームとを備える電子デバイスであって、第１の複数の導電性ビームはそれぞれ、ビーム抵抗を有する中央領域と、中央領域から第１の導電性パッドまで延在する第１の端部領域と、中央領域から第２の導電性パッドまで延在する第２の端部領域とを有し、第１の端部領域および第２の端部領域はそれぞれ、ビーム抵抗よりも低い端部抵抗を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１には、本発明の電子デバイス１００の一実施形態が等角図で示される。この実施形態では、電子デバイス１００は、第１の導電性パッド１２１および第２の導電性パッド１２２に電気的に接続される多数の導電性ビームを備える。各導電性ビーム１３１は中心あるいは中央領域１３２を有し、この領域は或るビーム抵抗を有する。別の実施形態では、ビーム抵抗は中央領域の長さに沿って概ね均一である。さらに、各導電性ビーム１３１は、中央領域１３２から第１の導電性パッド１２１の第１の接続点１３８まで延在する第１の端部領域１３４、および中央領域１３２から第２の導電性パッド１２２の第２の接続点１３９まで延在する第２の端部領域１３６も含む。図１では、中央領域１３２が第１の端部領域１３４あるいは第２の端部領域１３６よりも長いように示されるが、これは例示にすぎないことを理解されたい。中央領域１３２は、端部領域の長さよりも短いか、長いか、あるいは同じ長さを有することができる。たとえば、中央領域は、端部領域の長さに比べて非常に短い長さを有する場合もある。この実施形態では、第１の端部領域１３４および第２の端部領域１３６はそれぞれ、第１の接続点１３８および第２の接続点１３９から中央領域１３２へと増加する抵抗を有する。この実施形態では、導電性ビーム１３１は、任意の金属、合金、半導体、サーメット、導電性セラミックあるいはその組み合わせを用いて形成することができる。一実施形態では、導電性ビーム１３１は、タングステン、窒化チタン、タンタル、レニウム、モリブデン、イリジウム、ニオブおよびロジウムのような耐火材料から形成される。さらに、第１および第２の導電性パッド１２１および１２２は一般的に、導電性ビーム１３１を形成するために用いられるのと同じ材料から形成される。しかしながら、別の実施形態では、導電性パッドは、導電性ビーム１３１を形成するために用いられる材料とは異なる材料を用いて形成することもできる。この実施形態では、種々の技法を用いて、接続点と中央領域との間の抵抗を増加させることができる。たとえば、その抵抗は、合金元素の濃度に変化をつけること、あるいは配合元素の濃度に変化をつけることなどの技法を利用して、ビームの組成に勾配を形成することによって変化させることができる。用いることができる材料の例には、タングステンと、ニオブ、モリブデン、トリウムあるいはタンタルとの合金；モリブデンと、チタンおよびジルコニウムとの合金；鉄合金、クロム合金、アルミニウム合金；ニッケル合金、タンタル合金、レニウム合金、シリコン合金；プラチナとレニウムとの合金、窒素の濃度に変化をつけた窒化チタン、シリコンの濃度に変化をつけたケイ化モリブデン、シリコンと炭素との比を変化させた炭化シリコン、炭化ジルコニウム、ロジウム、窒化タンタル、炭化タンタル、炭化ハフニウム、窒化ハフニウムおよびルテニウムが含まれる。さらに、第１および第２の端部領域も、中央領域１３２とは異なる材料から形成することができる。たとえば、中央領域１３２はタングステンあるいはタングステン合金から形成することができ、第１および第２の端部領域１３４および１３６は、窒素濃度に変化をつけた窒化チタンから形成することができる。別の例では、均一な組成を用いることができ、抵抗の変化は、厚みの変化、幅の変化、あるいはその組み合わせによって生み出すことができる。
【０００８】
一実施形態では、多数の導電性ビームがフォトニックバンドギャップ結晶の一部を形成することができ、その場合、結晶材料および構造を選択して、電磁スペクトルの特定の領域において電磁放射を選択的に放射することができる。望ましい個々のバンドギャップ位置は、フォトニック結晶を形成するために用いられる材料の誘電率、その結晶の格子定数、用いられる個々の結晶構造、および用いられる個々の充填率などの種々の要因によるであろう。バンドギャップの幅も、結晶構造の均一性および品質、ならびに結晶を形成するために用いられる層の数によるであろう。第２の実施形態では、多数の導電性ビームが、たとえば、真空マイクロダイオードあるいはトライオードのアレイ内に電子放出器のアレイを形成することができる。さらに別の実施形態では、本発明の多数の導電性ビームが、ＭＥＭＳデバイス、超小型化学反応器、燃料電池あるいはセンサ内にヒータのアレイを形成することができる。
【０００９】
本発明の複数の導電性ビームの別の一実施形態が図２ａに平面図で示される。この実施形態では、各導電性ビームは第１の端部領域２３４および第２の端部領域２３６を含み、端部領域の幅はそれぞれ、ビームの中央部分から多数のビームを電気的に結合する導電性パッドに向かう方向において増加し、その方向において抵抗を減少させる。この実施形態では、電子デバイス２００の導電性ビーム２３１は、第１および第２の導電性パッド２２１および２２２と同じ厚みである均一な厚み（図示せず）を有する。導電性ビーム２３１は中央領域２３２を含み、中央領域は均一な中央ビーム幅２４０を有する。厚みおよび幅を均一にすることによって、中央領域内の導電性ビーム２３１の長さにわたって均一な抵抗が与えられる。導電性ビーム２３１は、第１の端部領域２３４を介して接続点２３８において第１の導電性パッド２２１に接続され、第２の端部領域２３６を介して接続点２３９において第２の導電性パッド２２２に接続される。この実施形態では、第１の端部領域２３４は、中央領域２３２から第１の導電性パッド２２１の接続点２３８に進むにつれて増加する第１の端部領域ビーム幅２４２を含む。第２の端部領域２３６は、中央領域２３２から第２の導電性パッド２２２の接続点２３９に進むにつれて同じく増加する第２の端部領域ビーム幅２４３を含む。この実施形態では、図２ａに示されるように、端部領域ビーム幅２４２および２４３は中央領域２３２からそれぞれの接続点へと線形に増加するが、図２ｂおよび図２ｃに示されるように、他の変化を利用することもできる。たとえば、図２ｂに示されるように、第２の端部領域２３６’は、中央領域から第２の導電性パッド２２２の接続点２３９に進むにつれて非線形に増加する第２の端部領域ビーム幅２４３’を含む。別の例が図２ｃに示されており、第１の端部領域ビーム幅２４２’が、中央領域から第１の導電性パッド２２１の接続点２３８に進む方向において階段状に変化する。
【００１０】
本発明の導電性ビームの別の一実施形態が図３に断面図で示される。この実施形態では、導電性ビーム３３１が、厚みが増加する端部領域を有する。導電性ビーム３３１は中央領域３３２を含み、中央領域は、その中央領域内のビームの長さにわたって均一な中央ビーム厚３４１を有する。導電性ビーム３３１は、第１の端部領域３３４を介して接続点３３８において第１の導電性パッド３２１に接続され、第２の端部領域３３６を介して接続点３３９において第２の導電性パッド３２２に接続される。この実施形態では、第１の端部領域３３４は、中央領域３３２から第１の導電性パッド３２１の接続点３３８に向かう方向において増加する第１の端部領域ビーム厚３４４を含む。第２の端部領域３３６は、中央領域３３２から第２の導電性パッド３２２の接続点３３９に向かう方向において同じく増加する第２の端部領域ビーム厚３４５を含む。この実施形態では、図３に示されるように、端部領域ビーム厚３４４および３４５は中央領域３３２からそれぞれの接続点に向かって滑らかに増加する。そのように滑らかに変化する厚みは、たとえば、ビームが形成された後に傾斜メタルエッチングを利用することによって形成することができる。さらに、滑らかに変化する厚みは、ビーム形成中にシャドーマスクによって形成することもできる。さらに別の実施形態では、階段状の厚みの変化を利用することもできる。
【００１１】
電子デバイス４００の別の一実施形態が図４に等角図で示される。この実施形態では、電子デバイス４００は、格子間隔ａおよび面心正方格子対称を有するフォトニックバンドギャップ結晶４０２を含む。図４は、完全なフォトニックバンドギャップ結晶の一部のみを示す。この実施形態では、フォトニックバンドギャップ結晶４０２は０．７マイクロメートルの格子間隔を有し、可視および近赤外線の波長において選択的に発光し、典型的なタングステンあるいは耐火金属フィラメントに比べてより効率的な白熱放出器あるいは光源を提供する。フォトニックバンドギャップ結晶が発光することになる電磁スペクトルの個々の領域は、用いられる格子間隔、結晶構造を形成するために用いられる材料の誘電率、および結晶構造などの種々の要因によるであろう。フォトニックバンドギャップ結晶４０２は、交互に配置される層４４８および４４９を含む。各層４４９は、距離ａだけ均等に離隔して配置され、かつ互いに対して概ね平行な導電性ビーム４３１を含む。さらに、各層４４９は他の層に対して０．５ａだけずらされる。各導電性ビームは中央領域４３２を含み、中央領域は、その中央領域の長さにわたって概ね均一な抵抗を有する。別の実施形態では、導電性ビーム４３１間の間隔に変化をつけて、無秩序な層を形成することができる。さらに別の実施形態では、各層の間でずらす量にも変化をつけて、無秩序な結晶構造を形成することができる。各導電性ビームは、中央領域４３２から導電性パッド４２１まで延在し、導電性パッドから中央領域に向かう方向において抵抗が増加する第１の端部領域４３４も含む。この実施形態では、第１の端部領域４３４は、少なくとも１格子間隔だけ、フォトニックバンドギャップ結晶構造内に延在する。
【００１２】
各層４４８は、同じく距離ａだけ均等に離隔して配置され、互いに対して概ね平行であり、かつ導電性ビーム４３１に対して互いに直交する結晶あるいは格子ビーム４４６を含む。こうして、フォトニックバンドギャップ結晶４０２は、繰返し距離ｔで４層毎に繰り返される積重配列を有する。この実施形態では、導電性ビーム４３１および結晶ビーム４４６は同じ材料から形成され、第１の誘電率を有する。しかしながら、別の実施形態では、格子ビーム４４６は、導電性ビーム４３１を形成するために用いられるのとは異なる材料を用いて形成することもできる。各層４４８も０．５ａだけ他の層に対してずらされる。先に層４４９の場合に述べたように、ビーム間の間隔および層間の間隔に変化をつけて、無秩序な層および無秩序な結晶構造を形成することもできる。格子ビーム４４６を形成するために用いることができる材料の例には、タングステン、窒化チタン、タングステン合金、レニウム、炭素、チタニア、炭化シリコンおよびイリジウムが含まれる。ビーム間の容積、すなわち間隙容量４１８は、第２の誘電率を有する材料によって充填される。この実施形態では、間隙容量４１８は真空である。しかしながら、別の実施形態では、空気あるいはセラミック材料などの他の材料を用いることもできる。間隙容量を形成するために用いられる個々の材料は、所望のエネルギーバンドギャップエッジ、所望の動作温度および圧力、ならびにそのデバイスが用いられることになる環境などの種々の要因によるであろう。この実施形態では、電子デバイス４００はカバーおよびデバイス支持体あるいは筐体（図示せず）も備え、それはフォトニックバンドギャップ結晶４０２を封入し、気密封止を形成し、それにより筐体を大気圧未満の圧力に保持することができる。
【００１３】
フォトニックバンドギャップ結晶の別の一実施形態が、図５ａに平面図で示される。この実施形態では、フォトニックデバイス５００内に配置されるフォトニックバンドギャップ結晶５０２は、図５ｂに断面図で示されるように、空洞あるいは陥没構造５２６上に配置される層５４８および５４９を含む。例示のみの目的で、図５ａおよび図５ｂは、フォトニックバンドギャップ結晶５０２の２つの層のみを示す。しかしながら、フォトニック結晶は先に説明されたように少なくとも４つの層を含み、一般的には４層よりも多くの層を含むことになることは理解されたい。層５４９は、距離ａだけ均等に離隔して配置され、互いに対して概ね平行である結晶ビーム５４６を含み、ビームの大部分は基板５２４内に形成される空洞５２６上に配置される。この実施形態では、間隙容量５１８は真空である。しかしながら、別の実施形態では、ビームの誘電率とは異なる第２の誘電率を有する他の材料を用いることもできる。この実施形態では、結晶ビーム５４６は、４２５ナノメートルのビーム幅と、５７５ナノメートルの結晶ビーム間間隔とを有する。しかしながら、別の実施形態では、他のビーム幅およびビーム間隔を用いることもできる。用いられる個々のビーム幅およびビーム間隔は、結晶を形成する材料の誘電率、結晶が加熱される温度などの種々の要因によるであろう。
【００１４】
層５４８は、距離ａだけ均等な間隔で配置され、互いに対して概ね平行であり、かつ結晶ビーム５４６に対して互いに直交する導電性ビーム５３１を含む。各導電性ビームは中央領域５３２を含み、中央領域は、中央領域の長さにわたって概ね均一な抵抗を有する。さらに、各導電性ビームは、中央領域５３２からそれぞれの導電性パッド５２１および５２２まで延在する第１および第２の端部領域５３４および５３６を含む。各端部領域は、ビームの中央領域から、その各々の導電性パッドの接続点５３８および５３９に向かう方向において増加するビーム幅５４２および５４３を有し、それによりこの長さにわたって抵抗を減少させる。第１および第２の端部領域５３４および５３６は、少なくとも１格子間隔だけ、フォトニックバンドギャップ結晶構造内に延在する。さらに、導電性ビーム５３１および結晶ビーム５４６は、図５ｂに示されるように、均一な厚みを有する。しかしながら、別の実施形態では、第１および第２の端部領域５３４および５３６は、不均一な厚みを有することもできる。この実施形態では、基板５２４はシリコン基板であり、空洞５２６は傾斜のある側壁を有するように示される。しかしながら、別の実施形態では、直線で垂直な側壁あるいは他のさらに複雑な構造を用いることもできる。ＫＯＨあるいは水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）のような異方性ウエットエッチングを用いて、（１００）の方位のシリコンウェーハをエッチングして、エッチング速度が遅い（１１１）結晶面によって生成される傾斜のある側壁を有する種々の構造を形成することもできる。別の実施形態では、さらに複雑な構造が望ましいときには、ウエットおよびドライエッチングの組み合わせを用いることもできる。さらに別の実施形態では、基板５２４は、金属、セラミックおよび他の半導体を含む、多種多様な材料から形成することができる。さらに、空洞５２６内に反射層（図示せず）を形成し、基板５２４に向かって伝搬する光を反射してもよい。反射層は空洞５２６の全体をコーティングあるいは裏打ちしてもよく、あるいは空洞５２６の一部のみに配置されてもよい。
【００１５】
本発明の別の実施形態が図６ａに平面図で示される。この実施形態では、真空デバイス６００が、熱電子放出器のアレイを含む。図６ｂ〜図６ｄの断面図に示されるように、空洞６２６が基板６２４内に形成される。空洞６２６上には、図６ｂ〜図６ｄに示されるような多数の陰極ビーム６５４が配置される。各陰極ビームはフィラメント領域６３２を含み、フィラメント領域は、そのフィラメント領域の長さに沿って概ね均一な抵抗を有する。さらに、各陰極ビームは、フィラメント領域６３２からそれぞれの導電性パッド６２１および６２２まで延在する第１および第２の接続部６３４および６３６を含む。各接続部は、ビームの中央部からそれぞれの導電性パッドに向かう方向において増加するビーム幅６４２および６４３を有し、それにより、抵抗を減少させる。真空デバイス６００は、陰極ビーム６５４上に配置される陽極６５０も含む。それぞれ１組の陽極と陰極との間には、隣接する組の陽極および陰極間のクロストークを防ぐようにバイアスをかけることができるシールド構造６５２が配置される。さらに、この実施形態では、真空デバイス６００は、複数の導電性ビーム上に配置されるカバー（図示せず）も含む。カバーは基板６２４か、あるいは基板６２４が取り付けられるデバイス支持体（図示せず）かのいずれかに取り付けられ、気密封止を形成し、真空デバイスが大気圧未満の圧力で動作できるようにする。
【００１６】
この実施形態では、陰極ビーム６５４と陽極６５０との間の電圧源（図示せず）が接続され、陰極ビーム６５４は陽極６５０に対して負のバイアスをかけられる。さらに、陰極ビーム６５４にわたって電源（図示せず）が供給され、陰極ビームが陽極６５０に向かって熱電子放出によって電子を放出するだけの十分に高い温度まで加熱される。電圧源の極性が反転されるときに、陰極と陽極との間にもはや電子流は流れないであろう。そのような構造は熱電子放出ダイオードあるいは真空ダイオードであり、たとえば、整流器として、あるいは外部電界あるいは磁界のセンサとして利用することができる。さらに、別の実施形態では、陽極６５０を冷陰極蛍光材料でコーティングすることができ、それにより、陰極ビーム６５４から放出される電子が衝突するときに、鮮明な電磁放射のスペクトルを放射するであろう。さらに別の実施形態では、陰極ビーム６５４と陽極６５０との間にグリッド電極を配置して、三極管、四極管などを形成することができる。そのようなデバイスでは、グリッド電極は通常、陰極ビーム６５４に対して負にバイアスをかけられ、それによりグリッド電圧が減少するのに応じて、陰極における電界が減少し、それに応じて陽極６５０への電流が減少する。比較的小さなグリッド電圧の変化によって、比較的大きく陽極電流が変化するので、グリッドを増幅回路の入力として利用することができる。
【００１７】
この実施形態では、基板６２４はシリコン基板である。しかしながら、別の実施形態では、陰極ビームと基板表面との間に絶縁層を配置された金属あるいは半導体基板を含む、多種多様な基板材料を用いることができる。さらに、ガラスおよびセラミック基板を用いることもできる。さらに、カバーあるいは真空筐体を用いて、電子を放出するために陰極ビームが加熱される低圧の環境を与えることもできる。陰極ビーム６５４、陽極６５０およびシールド６５２はタングステンから形成される。しかしながら、別の実施形態では、タンタル、レニウム、プラチナ、イリジウム、ジルコニウムあるいはモリブデンのような他の耐火材料を用いることもできる。さらに別の実施形態では、六ホウ化ランタン、酸化トリウム、あるいは酸化バリウムおよび酸化ストロンチウムのような種々の電子放出器材料を陰極ビーム６５４上にコーティングするか、あるいは陰極ビーム６５４内に分散させることができる。一実施形態では、陽極６５０はそれぞれ、冷陰極蛍光材料でコーティングされ、フィラメント領域６３２から放出される電子が陽極上の冷陰極蛍光材料に衝突し、それにより放射が生じるようにする。この実施形態では、カバーは放射される波長に対して透過的にすることができるか、あるいはカバーは透過的な部分を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による複数の導電性ビームの等角図である。
【図２ａ】本発明の別の実施形態による複数の導電性ビームの平面図である。
【図２ｂ】本発明の別の実施形態による導電性ビームの一部の平面図である。
【図２ｃ】本発明の別の実施形態による導電性ビームの一部の平面図である。
【図３】本発明の別の実施形態による導電性ビームの断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるフォトニックバンドギャップ結晶の等角図である。
【図５ａ】本発明の別の実施形態によるフォトニックバンドギャップ結晶の平面図である。
【図５ｂ】図５ａに示されるフォトニックバンドギャップ結晶を示す、５ｂ−５ｂに沿って見た断面図である。
【図６ａ】本発明の一実施形態による多数の熱電子放出器を有する真空デバイスの平面図である。
【図６ｂ】図６ａに示される、陽極の真下に配置される陰極ビーム間の関係を示す、６ｂ−６ｂに沿って見た断面図である。
【図６ｃ】図６ａに示される陰極ビームおよび陽極を示す、６ｃ−６ｃに沿って見た断面図である。
【図６ｄ】図６ａに示される２つの陰極ビーム間に配置されるシールドを示す、６ｄ−６ｄに沿って見た断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１００、２００、４００、５００  電子デバイス
１２１、２２１、３２１、４２１、５２１、６２１  第１の導電性パッド
１２２、２２２、３２２、５２２、６２２  第２の導電性パッド
１３１、２３１、３３１、４３１、５３１  第１の導電性ビーム
１３２、２３２、３３２、４３２、５３２  中央領域
１３４、２３４、３３４、４３４、５３４  第１の端部領域
１３６、２３６、３３６、５３６  第２の端部領域
１３８、２３８、３３８、５３８、  第１の接続点
１３９、２３９、３３９、５３９、  第２の接続点
２４０  中央ビーム幅
２４２  端部領域ビーム幅
２４３  端部領域ビーム幅
３４１  中央ビーム厚
３４４  端部領域ビーム厚
３４５  端部領域ビーム厚
４０２、５０２  フォトニックバンド結晶
４１８、５１８  間隙容量
４３２  中央領域
４４６  格子ビーム
４４８、４４９、５４８、５４９  層
５２４、６２４  基板
５２６、６２６  空洞
５４２、５４３、６４２、６４３  ビーム幅
５４６  結晶ビーム
６３２  フィラメント領域
６３４  第１の接続部
６３６  第２の接続部
６５０  陽極
６５２  シールド構造
６５４  陰極ビーム
【図１】
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【図２ａ】
2006049305.tif 000004
【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
2006049305.tif 000009
【図５ｂ】
2006049305.tif 000010
【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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