基于场发射的真空微纳电子器件及其应用探索,是真空电子学的重要研究内容之一[1]。随着微纳加工技术的发展和场致电子发射物理研究的深入,真空微纳电子学研究已从材料制备、表征向真空微纳电子器件应用发展,其潜在应用对象也从最初的中小功率行波管、电子显微镜、场发射平板显示器延伸至高分辨电子全息成像、高灵敏度传感器、微型卫星质谱仪\电荷中和器、微纳真空电子管(Vacuum Transistor)、并行电子束光刻等众多场合。为了满足应用需求,场发射电子源必须具备低驱动电压、高发射电流密度/强度、稳定的发射电流。更为重要的是,在高灵敏度传感器、微纳真空电子管、并行电子束光刻等应用场合,还希望电子源的制作能与半导体晶体管的加工工艺兼容,易于实现集成。本报告在介绍真空微纳电子器件研究领域的现状基础上,着重介绍我们在新型硅基及其混合集成真空纳米电子源的微纳加工及器件集成、器件物理和应用探索上研究结果[2-5]。具体包括:(1)解决带栅阵列式硅纳米尖锥与硅直立无结环栅纳米晶体管一体化集成制作中所遇到的系列微加工难题,获得结构精确可控、形貌规整的一体化集成结构。(2)利用集成纳米沟道实现稳定、可靠的低压驱动硅尖锥微纳电子源及其阵列,展望器件在离子规、离子源、电荷中和器上应用的可行性。(3)实现直立无结环栅场效应晶体管与硅尖锥阴极的一体化集成,实现有源控制场发射并展望器件在并行电子束光刻应用的可行性。