真空微电子是和固体微电子相对而言的，其真实含义是将真空电子器件的尺寸做到微米级，与当时的半导体器件相当，并具有真空器件的独特优势，当然也可以实现器件的集成。与固体微电子器件相比，真空微电子器件具有以下的独特优势：电子传输速率高；可工作在恶劣工作环境中；功率损耗低；由于采用集成电路技术，器件体积小、重量轻，并有大生产的潜力。真空微电子学是当今热门的国际科技研究领域，其应用范围包括场致发射显示器（FED）、高频大功率微波器件、开关器件和未来高密度存储器件等。　　对于真空微电子的研究大多集中在场发射冷阴极的制备、特性和应用。目前较常用的有钼尖锥场发射阴极和硅基场发射阴极。而钼尖锥阴极就是人们通常所说的Spindt阴极，它采用了近代的多层膜技术、角蒸发技术在硅片上形成钼尖锥阵列。为了实际应用的需要，希望场发射阴极阵列有尽可能低的控制电压和高的发射电流密度。场发射阴极阵列希望有低的控制电压是由于它们微小的尺寸，期望它们有比较大发射电流密度是因为它们非常高的包装密度。因此在制作 Spindt场发射阴极中如何尽可能的缩小栅极孔径成为一个重要的议题。微小的栅极孔径不仅可以降低栅极电压，还降低场发射电子束的发散角。　　考虑以上的问题，据报道离子束和电子束曝光可以用来制造具有亚微米尺寸的栅极孔径的场发射阴极阵列，但它们有诸多不利方面，比如窄的工作场范围、比较高的成本和低产能。一些研究者介绍一种全息光刻技术，但应用在场发射阴极阵列的研制中还比较不成熟。　　本课题采用一种新的工艺技术制作具有亚微米尺寸的栅极孔径的场发射阴极阵列，这种方法的主要特点是可以用普通的光刻设备制作亚微米尺寸的栅极孔径的场发射阴极阵列，主要用LOCOS工艺形成栅极孔径结构。在此基础上再用Spindt阴极制作过程中的蒸发技术制作出场发射阴极尖锥，尖锥的材料可以用钼及其它更高效的阴极发射材料。本文还通过电子束模拟软件——EBS模拟了这种微小栅极孔径的场发射阴极器件，结果表明，栅极的孔径越小，阴极所需的栅压就越低，同时场发射电子束就越聚焦，减少了发散。