DE3133786A1

DE3133786A1 - ARRANGEMENT FOR GENERATING FIELD EMISSION AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

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Publication number: DE3133786A1
Application number: DE19813133786
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Phys. Dr. 7140 Ludwigsburg Fischer
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Battelle Institut eV
Priority date: 1981-08-26
Filing date: 1981-08-26
Publication date: 1983-03-10
Also published as: JPS5878350A; ZA826237B; EP0073031A2; AU8757782A; EP0073031A3; BR8204960A

Description

392-45/10/81392-45 / 10/81

CASCH/KRI 13. August 1981CASCH / KRI August 13, 1981

BATTELLE - INSTITUT E.V., Frankfurt/MainBATTELLE - INSTITUT E.V., Frankfurt / Main

Anordnung zur Erzeugung von Feldemission und Verfahren zu ihrer HerstellungArrangement for generating field emission and process for their production

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von Feldemission an einem Element bestehend aus einer elektrisch isolierenden Platte, einer ersten Elektrode, einer Isolierschicht und einer zweiten Elektrode. Sie betrifft ferner spezielle Verwendungsmöglichkeiten einer solchen Anordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to an arrangement for generating field emission on an element consisting of an electrically insulating plate, a first electrode, and an insulating layer and a second electrode. It also relates to special uses of such an arrangement and method for their manufacture.

Verfahren zur Erzeugung von Feldemission aus Metallen im Vakuum sind seit langem bekannt. Sie arbeiten meistens mit einer oder mehreren feinen Wolframspitzen und nützen das erhöhte elektrische Feld aus, das beim Anlegen einer Spannung zwischen den Spitzen und einer Gegenelektrode an den Spitzen entsteht. Zur Erzielung praktisch verwertbarer EmissionsströmeProcess for generating field emission from metals in Vacuum have long been known. They mostly work with one or more fine tungsten tips and use the increased one electric field that occurs when a voltage is applied between the tips and a counter electrode at the tips arises. To achieve practically usable emission flows

sind an den Spitzen Feldstärken von mehr als 10 V/cm erforderlieh. Neuerdings werden solche Feldemitter auch auf photolithographischem Weg in Verbindung mit speziellen Aufdampfprozessen hergestellt (CA. Spindt et al., J.Appl. Phys. 47,12 (1976) S. 5248). Anordnungen dieser Art werden meistens für dieField strengths of more than 10 V / cm are required at the tips. Recently, such field emitters have also been used photolithographically in connection with special vapor deposition processes (CA. Spindt et al., J. Appl. Phys. 47,12 (1976) p. 5248). Arrangements of this type are mostly used for the

Verwendung als Kaltkathoden konzipiert, wo Dauerströme geliefert werden müssen. Sie sind jedoch auch für kurzzeitige Emissionen, z.B. zum Trägern von Gasentladungen geeignet. Anordnungen zur Ansteuerung diskreter Einzelemitter in einer Matrix sind bisher aber nicht bekanntgeworden. Ein anderes Verfahren zur Erzeugung von Feldemission verwendet Dünnfilm-MIM-Strukturen (Metall-Isolator-Metall). Unter Verwendung dieser Strukturen ist versucht worden, über eine Matrix ansteuerbare Emitter herzustellen (R.W. Lomax, J.G. Simmons, Radio and Electron., Mai 1968, S. 265). Dies ist jedoch aufgrund deren Kennlinie nur durch Vorschalten von Dioden möglich. Zudem ist die reproduzierbare Herstellbarkeit schwierig.Designed for use as cold cathodes where continuous currents have to be supplied. However, they are also for short-term Emissions, e.g. suitable for carrying gas discharges. Arrangements for controlling discrete single emitters in one Matrix have not yet become known. Another method of generating field emission uses thin film MIM structures (Metal-insulator-metal). Attempts have been made to use these structures to create addressable via a matrix Make emitters (R.W. Lomax, J.G. Simmons, Radio and Electron., May 1968, p. 265). However, this is due to their characteristic curve is only possible by connecting diodes upstream. In addition, reproducible manufacturability is difficult.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Anordnung zu schaffen, die als Feldemitter verwendbar ist und mit der Gasentladungen, insbesondere in Plasma-Panels verzögerungsfrei gezündet werden können.The invention is therefore based on the object of a simple To create a built-up arrangement that can be used as a field emitter and with the gas discharges, especially in plasma panels can be ignited without delay.

Es hat sich gezeigt, daß sich diese Aufgabe in technisch fortschrittlicher Weise mit einer Anordnung der eingangs genannten Art lösen läßt, bei der den Kanten der zweiten Elektrode kleine metallische Inseln vorgelagert sind. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 beschrieben. Die Patentansprüche 6 bis 14 betreffen Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Anordnung. Patentansprüche 15 bis 17 haben drei Verwendungsmöglichkeiten zum Gegenstand.It has been shown that this task is technically more advanced Way can be solved with an arrangement of the type mentioned, in which the edges of the second electrode small metallic islands are in front of it. Advantageous embodiments of the arrangement according to the invention are shown in Claims 2 to 5 described. Claims 6 to 14 relate to methods for producing the inventive products Arrangement. Claims 15 to 17 have three possible uses to the subject.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann wie folgt hergestellt werden:The arrangement according to the invention can be produced as follows will:

1. Die Inseln an den Kanten der zweiten Elektrode ergeben sich zwangsläufig beim Aufdampfen der Elektrode durch eine Maske hindurch, die nicht völlig auf der Isolierschicht aufliegt. Der Abstand zwischen der Maske und der Isolierschicht sollte vorteilhafterweise 10 bis 50 ,um betragen. Dies kann erzielt werden, wenn die Maske ohne anzudrücken locker auf die Isolierschicht aufgelegt wird. Durch diesen Spalt werden die Ränder der Aufdampfschicht nicht scharfkantig, weil die Aufdampfquelle, z.B. Schiffchen oder Wendel, nicht punktförmig ist. Die Schichtdicke fällt dort vielmehr stetig innerhalb einiger >um auf Null ab. Dünne Aufdampfschichten von z.B. kleiner als ca. 5 nm sind jedoch nicht mehr zusammenhängend, sondern besitzen Inselstruktur. Dies tritt auch an der stetig auslaufenden Aufdampfkante auf.1. The islands at the edges of the second electrode result inevitably when the electrode is vapor-deposited through a mask that does not lie completely on the insulating layer. The distance between the mask and the insulating layer should advantageously be 10 to 50 μm. This can be achieved if the mask is placed loosely on the insulating layer without pressing it. Through this gap the The edges of the vapor deposition layer are not sharp, because the vapor deposition source, e.g. shuttle or helix, is not punctiform. Rather, the layer thickness falls steadily within there some> around to zero. Thin vapor deposition layers of e.g. smaller than approx. 5 nm are however no longer connected, but have an island structure. This also occurs on the steadily tapering evaporation edge.

' : ,':,

2. Die Inseln können auf einfache Weise auch photolithographisch hergestellt werden. Dabei wird von einer an der Oberfläche leicht aufgerauhten Isolierschicht ausgegangen. Die rauhe Oberfläche der Isolierschicht kann z.B. erhalten werden, wenn die Isolierschicht aus Polytetrafluoräthylen bestellt. Hierfür wird das Substrat mit der ersten Elektrode in eine wäßrige Polytetrafluoräthylen-Dispersion eingetaucht und anschließend bei 400 ⁰C gesintert. Die Schichtdicke beträgt ca. 2 bis 5 ,um. ·2. The islands can also be produced photolithographically in a simple manner. It is assumed that the insulating layer is slightly roughened on the surface. The rough surface of the insulating layer can be obtained, for example, if the insulating layer is made of polytetrafluoroethylene. For this purpose, the substrate is immersed with the first electrode in an aqueous polytetrafluoroethylene dispersion, and then sintered at 400 ⁰ C. The layer thickness is approx. 2 to 5 μm. ·

Bei Materialien, die glatte Beschichtungen ergeben, kann eine Mikrorauhigkeit der Oberfläche z.B. durch Ätzung erhalten werden. Bei einer SiO₉-Schicht kann die Ätzung mit Flußsäure durchgeführt werden. Die Oberflächenrauhtiefe sollte ca» 0,1 bis 0,5 ,um betragen.In the case of materials that produce smooth coatings, a micro-roughness of the surface can be obtained, for example by etching. In the case of an SiO ₉ layer, the etching can be carried out with hydrofluoric acid. The surface roughness should be approximately 0.1 to 0.5 μm.

Auf diese rauhe Oberfläche wird dann die zweite Elektrode in an sich bekannter Weise in einer Schichtdicke von ca. 0,1 bis 0,5 /um photolithographisch aufgebracht. Die aufgedampfte Metallschicht wird anschließend mit Photolack beschichtet, wobei die Photolackschicht etwas dicker als die Rauhigke its tiefe der Isolierschicht ist, durch eine Photomaske hindurch belichtet und entwickelt. An den belichteten Stellen wird er unter Freilegung der Metallschicht entfernt. Anschließend wird die Metallschicht so lange geätzt, bis der verbliebene, nicht belichtete Photolack an den Rändern unterätzt wird, und zwar mit einer Eindringtiefe von mehr als 0,1 /um, vorzugsweise 0,5 bis 1 /um. Durch die Mikrorauhigkeit der Oberfläche der Isolierschicht erfolgt die Unterätzung nicht gleichmäßig, so daß kleine metallische, floatende Inseln entstehen.The second electrode is then applied to this rough surface in a manner known per se in a layer thickness of approx. 0.1 to 0.5 / µm applied photolithographically. The vaporized one The metal layer is then coated with photoresist, the photoresist layer being slightly thicker than the Roughness is the depth of the insulating layer, through a photo mask exposed and developed through it. It is removed from the exposed areas, exposing the metal layer. The metal layer is then etched until the remaining, unexposed photoresist is underetched at the edges with a penetration depth of more than 0.1 / µm, preferably 0.5 to 1 / µm. Due to the micro-roughness the surface of the insulating layer is not undercut evenly, so that small metallic, floating Islands emerge.

Die Erfindung wird anhand von beiliegenden, lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in schematischer Vereinfachung
20The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings, which show only one embodiment. It show in schematic simplification
20th

Figur 1 im Querschnitt den Aufbau eines Einzelelementes;FIG. 1 shows the structure of an individual element in cross section;

Figur 2 in Draufsicht ein Einzelelement;FIG. 2 shows an individual element in plan view;

Figur 3 eine Anordnung zur Messung der Feldemission bei einem erfindungsgemäßen Element;FIG. 3 shows an arrangement for measuring the field emission in an element according to the invention;

Figur 4a bis g) Feldemission an einem Element mit an den KantenFigure 4a to g) field emission at an element with at the edges

der zweiten Elektrode vorgelagerten Inseln; 30islands upstream of the second electrode; 30th

Figur 5 Aufbau eines dynamischen Speichers in auseinandergezogener Darstellung undFigure 5 structure of a dynamic memory in exploded Representation and

Figur 6 eine mögliche Matrixausbildung aus vielen Einzelelementen.FIG. 6 shows a possible matrix formation from many individual elements.

Figur 1 zeigt ein Einzelelement der Anordnung^, bestehend aus einer isolierenden Trägerplatte 1, einer ersten Elektrode 2, einer Isolierschicht 3 und einer zweiten Elektrode 4. Legt man nun zwischen die Elektroden 2 und 4 eine Spannung an, wobei die Elektrode 4 negativ gepolt ist, so tritt an den Kanten der Elektrode 4 bei genügend hoher Spannung Feldemission auf, die auf die hohe Feldstärke an diesen Kanten zurückzuführen ist. Dieser Effekt ist bekannt. Weiter ist bekannt, daß aus Oberflächen von Metallen, die Oxid- oder Anlaufschichten bilden, wie z.B. Aluminium oder Magnesium, Feldemission bereits bei Feldstärken von ca. 10 V/cm auftritt. Es hat sich nun aber überraschenderweise gezeigt, daß die Feldemission besonders hoch ist, wenn den Kanten der Elektrode 4 kleine metallische Inseln 5 vorgelagert sind. Ohne diese Inseln muß die zwischen den Elektroden 2 und 4 anzulegende Spannung zwei- bis dreimal so groß sein wie bei vorhandenen Inseln, um eine meßbare Feldemission zu erreichen.Figure 1 shows a single element of the arrangement ^, consisting of an insulating carrier plate 1, a first electrode 2, an insulating layer 3 and a second electrode 4 if a voltage is now applied between the electrodes 2 and 4, the electrode 4 being negatively polarized, the Edges of the electrode 4 at a sufficiently high voltage field emission, which can be attributed to the high field strength at these edges is. This effect is well known. It is also known that from surfaces of metals, the oxide or tarnish layers such as aluminum or magnesium, field emission already occurs at field strengths of approx. 10 V / cm. It has now been shown, surprisingly, that the field emission is particularly high when the edges of the electrode 4 small metallic islands 5 are upstream. Without these islands, the one between electrodes 2 and 4 must be applied The voltage must be two to three times as large as with existing islands in order to achieve a measurable field emission.

Die Elektrode 4 besteht erfindungsgemäß vorzugsweise aus einer ca. 0,5 /um dicken Aluminiumschicht. Sie wird nach einem der oben beschriebenen Verfahren hergestellt, um an den Kanten die Inselbildung zu erzielen. Bei photolithographischer Herstellung kann sie- auf einfache Weise so strukturiert werden, daß die Gesamtlänge ihrer Kanten, die der Elektrode 2 gegenüberstehen, möglichst groß wird. Im Beispiel nach Figur 2 geschieht dies durch einen Fensterausschnitt 6. Das Einzelelement kann sehr klein sein, z.B. ca. 10 /um χ 10 /um.According to the invention, the electrode 4 preferably consists of one about 0.5 / µm thick aluminum layer. She will look after one of the method described above in order to achieve the island formation at the edges. In the case of photolithographic production it can be structured in a simple way so that the total length of its edges facing the electrode 2, becomes as large as possible. In the example according to FIG. 2, this is done through a window cutout 6. The individual element can be very small, e.g. approx. 10 / µm χ 10 / µm.

Gemäß der in Figur 3 dargestellten Anordnung wird mit Hilfe eines Sekundärelektronen-Vervielfachers (Channeltron) die.According to the arrangement shown in Figure 3, with the help of a secondary electron multiplier (Channeltron).

Feldemission gemessen. Hierfür wird im Abstand von ca. 50 /um zur Elektrode 4 mit Hilfe eines Abstandhalters eine weitereField emission measured. For this purpose, at a distance of approx. 50 μm to the electrode 4 with the help of a spacer another

»fr * » I»Fr *» I

Elektrode 7 angebracht, die als Netz ausgebildet ist. Schließlich befindet sich ca. 5 mm über dem Netz 7 der Trichter 8 eines Channeltrons. Die Verstärkung des Channeltrons beträgtElectrode 7 attached, which is designed as a network. Finally, the funnel 8 is located approx. 5 mm above the network 7 of a channeltron. The gain of the Channeltron is

O .O

ca« 10 . Die Anordnung wird in ein evakuierbares Gehäuse eingebaut und auf ca. 10~ mbar evakuiert.approx «10. The arrangement is installed in a housing that can be evacuated and evacuated to approx. 10 ~ mbar.

Im Anschluß 9 des Channeltrons wird eine Spannung von +2,5 kV bis +4,5 kV und an das Netz 7 wird eine Spannung von +100 V bis +200 V angelegt. Die Elektrode 4 liegt an Erdpotential.A voltage of +2.5 kV is applied to connection 9 of the Channeltron up to +4.5 kV and a voltage of +100 V to +200 V is applied to the network 7. The electrode 4 is at ground potential.

Wird an die Elektrode 2 ein Spannungsimpuls von ca. 100 V angelegt, so tritt an den Kanten der Elektrode 4 Feldemission auf. Ein Teil der emittierten Elektronen wird durch das Saugnetz 7 zum Channeltron hin beschleunigt und dort verstärkt. Nach einer Verzögerungszeit von ca. 25 ns (Laufzeit im Channeltron) ist am Anschluß 10 das verstärkte Signal meßbar. Die Feldemission erfolgt nur in einem Zeitraum von ca. 100 ns und bricht dann wieder ab, auch wenn die Spannung an der Elektrode 2 weiterhin anliegt. Soll erneut Feldemission erfolgen, so muß die Polarität der Spannung an der Elektrode 2 umgekehrt werden, wodurch wieder eine Emission von ca. 100 ns Dauer erfolgt usw. Dieser Effekt ist mit dem Ladungszustand an den . Kanten der Elektrode 4 vorgelagerten Inseln erklärbar. Die Inseln werden während der Emission gegenüber den Kanten je nach Vorzeichen des Potentials an der Elektrode 2 entweder positiv oder negativ aufgeladen. Diese Ladungszustände bleiben auch nach Abschalten der Spannung zwischen den Elektroden 2 und 4 erhalten. Die Feldemission an einem solchen Element wird in den Figuren 4a) bis 4g) gezeigt, in denen jeweils eine Einzelzelle im Schnitt dargestellt ist.If a voltage pulse of approx. 100 V is applied to electrode 2 applied, field emission occurs at the edges of the electrode 4. Part of the emitted electrons is through the suction network 7 accelerated towards the Channeltron and reinforced there. After a delay time of approx. 25 ns (running time in the Channeltron) the amplified signal can be measured at connection 10. The field emission occurs only in a period of approx. 100 ns and then breaks off again, even if the voltage is still applied to electrode 2. If field emission is to take place again, so the polarity of the voltage at the electrode 2 must be reversed, which again results in an emission of approx. 100 ns duration etc. This effect is related to the state of charge on the . Edges of the electrode 4 upstream islands can be explained. The islands are depending on the edges during the emission Sign of the potential at electrode 2 charged either positively or negatively. These states of charge also remain obtained after switching off the voltage between electrodes 2 and 4. The field emission from such an element is shown in Figures 4a) to 4g), in each of which a single cell is shown in section.

Die Inseln 5 bilden mit der Elektrode 2 die Kapazität C-| undThe islands 5 form the capacitance C- | with the electrode 2 and

mit der geerdeten zweiten Elektrode 4 die Kapazität C₂ (Fig.4a) Der Einfachheit halber ist angenommen worden, daß Ci = C₂ ist. Legt man an die Elektrode 2 die Spannung -U an (z.B. -150 V), so liegt die Insel 5 auf -U/2 (iFig· 4b). Wegen des kleinen Ab-Stands zur Kante der zweiten Elektrode 4 entsteht aber zu dieser hin eine hohe Feldstärke. Dadurch kommt es zur Elektronenemission von den Inseln 5 zur Kante hin, wobei das Potential der Inseln 5 um den Betrag AU positiver wird (Fig. 4 c).with the grounded second electrode 4, the capacitance C ₂ (FIG. 4a). For the sake of simplicity, it has been assumed that Ci = C ₂ . If the voltage -U is applied to the electrode 2 (eg -150 V), the island 5 is at -U / 2 (iFig · 4b). Because of the small distance from the edge of the second electrode 4, however, a high field strength arises towards this. This leads to the emission of electrons from the islands 5 to the edge, the potential of the islands 5 becoming more positive by the amount AU (FIG. 4 c).

Die Emission hört auf, wennThe emission stops when

- entweder die Potentialdifferenz -U/2 + Δυ so. klein wird, daß keine weitere Feldemission stattfindet- either the potential difference -U / 2 + Δυ so. becomes small that no further field emission takes place

- oder bei Verwendung von Aluminium als Elektrodenmaterial die auf der Oxidhaut vorhandenen, besetzten Oberflächenzustände (die eine genügend kleine Austrittsarbeit besitzen) geleert worden sind.- or, if aluminum is used as the electrode material, the Occupied surface states (which have a sufficiently small work function) present on the oxide skin are emptied have been.

Nach Abschalten der Spannung -U bleiben positiv geladene Inseln 5 zurück (Fig. 4d). Bei erneutem Anlegen der Spannung -U erfolgt keine Emission mehr.After the voltage -U has been switched off, positively charged islands 5 remain (FIG. 4d). When the voltage is applied again -U there is no more emission.

Nun wird an die erste Elektrode 2 die Spannung +U angelegt (Fig. 4e). Dadurch werden die Inseln S auf das Potential +U/2 +AU angehoben, so daß jetzt die Feldemission von der Elektrodenkante zu den Inseln 5 hin stattfinden kann. Dadurch wird das Potential der Inseln 5 kleiner (Fig. 4f), und die hmission bricht bei einer Potentialdifferenz +U/2 -AU¹ wieder ab. Nach Abschalten von +U bleiben jetzt die Inseln 5 negativ geladen (Fig. 4g).The voltage + U is now applied to the first electrode 2 (FIG. 4e). As a result, the islands S are raised to the potential + U / 2 + AU, so that the field emission from the electrode edge to the islands 5 can now take place. As a result, the potential of the islands 5 becomes smaller (FIG. 4f), and the mission breaks off again at a potential difference of + U / 2 -AU ¹ . After switching off + U, the islands 5 now remain negatively charged (FIG. 4g).

Wird nun an die erste Elektrode 2 erneut die Spannung -U ange-If the voltage -U is now again applied to the first electrode 2-

legt, so kann der dargestellte Zyklus von neuem beginnen.the cycle shown can begin again.

Die Schwellspannung für Feldemission im Beispiel gemäß Fig. 4 liegt bei ca. 85 V. Wegen dieser Schwelle ist eine Matrixansteuerung vieler Einzelelemente nach Figur 6a) und b) möglich. Die Elektroden 2 bilden die Zeilen, die Elektroden 4 die Spalten der Matrix. Sie sind durch die Isolierschicht 3 voneinander getrennt. Im Ruhezustand liegen z.B. alle Elektroden an Erdpotential. Legt man nun an eine der Elektroden 2 z.B. -50 V und an eine der Elektroden 4 z.B. +50 V an, so liegt am Kreuzungspunkt der beiden Elektroden die Potentialdifferenz von 100 V, die bei entsprechendem Ladungszustand der Inseln an dieser Stelle zur Feldemission führt. An den anderen Stellen •der Matrix wird nirgendwo die Potentialdifferenz von 50 V überschritten, so daß dort keine Feldemission auftreten kann. Der Nachweis der Emission erfolgt in der in Fig. 3 beschriebenen Anordnung.The threshold voltage for field emission in the example according to FIG. 4 is about 85 V. Because of this threshold, a matrix control of many individual elements according to Figure 6a) and b) is possible. The electrodes 2 form the rows, the electrodes 4 the columns the matrix. They are separated from one another by the insulating layer 3. In the idle state, for example, all electrodes are on Earth potential. If you now apply -50 V to one of the electrodes 2 and e.g. +50 V to one of the electrodes 4, the point of intersection is at the point of intersection of the two electrodes the potential difference of 100 V, which occurs with the corresponding state of charge of the islands this point leads to field emission. At the other places • in the matrix there is nowhere the potential difference of 50 V exceeded so that no field emission can occur there. The emission is verified in the manner described in FIG. 3 Arrangement.

Weitere Einsatzmöglichkeiten bestehen in der Verwendung zum Triggern von Gasentladungen, z.B. in Plasma-Panels oder zum Verzugs freien Einleiten von Gasentladungen im Elektretspeicher, der in der DE-OS 26 27 249 beschrieben ist.Other possible uses include the use of triggering gas discharges, e.g. in plasma panels or for Delay-free introduction of gas discharges in the electret storage device, which is described in DE-OS 26 27 249.

Der Aufbau eines Elektretspeichers wird in Figur 5 gezeigt.The structure of an electret storage device is shown in FIG.

Der Speicher wird zwischen zwei Glasplättchen 1 und 1' aufgebaut. Auf jedes dieser Plättchen werden parallele Leiterbahnen 2, 2' und darauf eine Isolierschicht 3, 3¹ aufgebracht. Darauf wird dann ein Netz derart hergestellt, daß es die zweite Elektrode 4, 4' mit vorgelagerten Inseln bildet und daß die Maschen des Netzes den Leiterbahnen 2, 2' gegenüberliegen. Zum Schluß werden die Isolierschichten 3, 3' mit Hilfe des Flüssig-Kontakt-Verfahrens aufgeladen (formiert) und dieThe memory is built up between two glass plates 1 and 1 '. Parallel tracks 2, 2 'and then an insulating layer 3, 3 ¹ are applied to each of these plates. A network is then produced thereupon in such a way that it forms the second electrode 4, 4 'with upstream islands and that the meshes of the network lie opposite the conductor tracks 2, 2'. Finally, the insulating layers 3, 3 'are charged (formed) and the

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Gläschen mit Hilfe eines Abstandhalters derart montiert, daß die auf ihnen aufgebrachten Leiterbahnen 2, 2^! senkrecht zueinander verlaufen. Der Zwischenraum wird mit Neon +0,1 % Argon gefüllt und bildet die Gasentladungsstrecke. An jedem Kreuzungspunkt der Leiterbahnen 2, 2', d.h. in den Maschen der beiden Netze 4, 4^f liegt jeweils ein Speicherelement. Das Netz 4, 4¹ liegt auf Masse, die Leiterbahnen 2, 2¹ werden zur Zündung des am Kreuzungspunkt liegenden Elementes erdsymmetrisch angesteuert. Nur am Kreuzungspunkt der beiden ersten Elektroden 2, 2' liegt die volle Zündspannung U₇. Gleichzeitig liegt zwischen den angesteuerten ersten Elektroden 2„ 2' und den zugehörigen Netzmaschen 4, 4' die Spannung U₇/2, so daß an den mit Inseln versehenen Netzkanten eine Feldemission auftritt. Die dabei emittierten Elektronen führen zur verzögerungsfreien Zündung der Gasentladung am Kreuzungspunkt der ersten Elektroden 2, 2¹.Glasses mounted with the help of a spacer in such a way that the conductor tracks 2, 2 ^! run perpendicular to each other. The space in between is filled with neon + 0.1% argon and forms the gas discharge path. At each point of intersection of the conductor tracks 2, 2 ', ie in the meshes of the two networks 4, 4 ^{f, there} is a respective storage element. The network 4, 4 ¹ is grounded, the conductor tracks 2, 2 ¹ are triggered symmetrically to the ground to ignite the element located at the intersection. _{The full ignition voltage U 7 is} only at the point of intersection of the two first electrodes 2, 2 '. At the same time located between the first driven electrodes 2 '2' and the associated mesh network 4, 4 ', the voltage U _7/2 so that a field emission occurs at the islands provided with mesh edges. The electrons emitted in the process lead to the instantaneous ignition of the gas discharge at the point of intersection of the first electrodes 2, 2 ¹ .

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Claims

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CASCH / KRI August 13, 1981

BATTELLE - INSTITUT E.V., Frankfurt / Main

Claims

(P(P

^f \ / arrangement for generating field emission of an element consisting of an electrically insulating plate, a first electrode, an insulating layer and a second electrode, characterized in that the edges of the second electrode (4) small metal islands (5) are upstream .

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the islands (5) consist of the electrode material.

3, arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the electrodes (2, 4) of several elements, the lines and.

Form columns of a matrix and are separated from one another by the insulating layer (3).

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the edges of the second electrode (4) are extended by any structuring.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the. second electrode C4) is provided with a window cutout (6) and the islands (5) are upstream along the edges of the window cutout.

6. A method for producing the arrangement according to any one of claims 1 to S, characterized in that the first electrode and the insulating layer are applied to an electrically insulating plate in a manner known per se and that then a mask corresponding to the shape of the second electrode is placed on the insulating layer so that there is a small gap between the mask and the insulating layer and the second electrode is obtained by vapor deposition from a non-point source, with metallic islands being formed immediately below the edges of the mask due to the decreasing thickness of the electrode layer.

7. The method according to claim 6, characterized in that the gap between the mask and the insulating layer is approximately 10 to 50 / µm.

8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the gap between the mask and the insulating layer is obtained in that the mask is placed loosely on the insulating layer without being pressed.

9. A method for producing the arrangement according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the first electrode and the insulating layer are applied to an electrically insulating plate in a manner known per se, the surface of the insulating layer

is slightly roughened and that the second electrode is applied photolithographically in a manner known per se and that after removal of the exposed photoresist is etched so long that the electrode layer remaining at the edge is not removed photoresist is undercut, due to the roughness of the surface of the insulating layer at the edges of the Electrode layer, metallic islands are created.

10. The method according to claim 9, characterized in that the surface roughness of the insulating layer is 0.1 to 0.5 / µm.

11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the penetration depth of the undercut under the photoresist layer is more than 0.1 / µm, preferably 0.5 to 1 / µm.

12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the thickness of the metal layer constituting the two-th electrode, from 0.1 to 0.5 / um and the thickness of photoresist layer 1 is about.

13. The method according to any one of claims 9 to 12, characterized in that the rough surface of the insulating layer is achieved by suitable material selection, for example polytetrafluoroethylene.

14. The method according to any one of claims 9 to 12, characterized in that the rough surface of the insulating layer is obtained by etching.

15. Use of the arrangement according to one of claims 1 to 5 as digital memory with erasing reading.

16. Use of the arrangement according to one of claims 1 to 5 5 for the delay-free triggering of gas discharges in plasma panels.

17. Use of the arrangement according to one of claims 1 to 5 for the delay-free triggering of gas discharges in the electret

10 memories. -