JP2000251616A - 電界放出型冷陰極装置およびその製造方法 - Google Patents
電界放出型冷陰極装置およびその製造方法Info
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- JP2000251616A JP2000251616A JP4980399A JP4980399A JP2000251616A JP 2000251616 A JP2000251616 A JP 2000251616A JP 4980399 A JP4980399 A JP 4980399A JP 4980399 A JP4980399 A JP 4980399A JP 2000251616 A JP2000251616 A JP 2000251616A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】電子のバックコンタクト注入から、エミッタ内
輸送、そしてダイヤモンドを介した真空への電界放出の
それぞれの段階の材料選択を好適な条件で実現し、低電
圧駆動、かつ大放出電流を得る。 【解決手段】シリコン基板１１上異方性エッチングによ
りモールド付きシリコン基板１２を形成し、絶縁酸化膜
１３を形成し、その上にカーボンナノチューブ薄膜１４
をモールド内に充填し、Ｆｅ薄膜１５をデポしたガラス
基板１６に転写し、さらに基板１２をエッチングし、エ
ミッタアレイ１７、ＳｉＯ2 絶縁膜１８、シリコンゲー
ト層１９をそれぞれ形成する。次に、出力パワーが３ｋ
ＷのＣＯ2 レーザー１１０によりゲート開口部から照射
する。その後、９００℃の熱処理を行ない、ダイヤモン
ドの先端部１１１を形成する。最後に、アノード電極１
１２を設ける。
輸送、そしてダイヤモンドを介した真空への電界放出の
それぞれの段階の材料選択を好適な条件で実現し、低電
圧駆動、かつ大放出電流を得る。 【解決手段】シリコン基板１１上異方性エッチングによ
りモールド付きシリコン基板１２を形成し、絶縁酸化膜
１３を形成し、その上にカーボンナノチューブ薄膜１４
をモールド内に充填し、Ｆｅ薄膜１５をデポしたガラス
基板１６に転写し、さらに基板１２をエッチングし、エ
ミッタアレイ１７、ＳｉＯ2 絶縁膜１８、シリコンゲー
ト層１９をそれぞれ形成する。次に、出力パワーが３ｋ
ＷのＣＯ2 レーザー１１０によりゲート開口部から照射
する。その後、９００℃の熱処理を行ない、ダイヤモン
ドの先端部１１１を形成する。最後に、アノード電極１
１２を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーデバイス、
ディスプレイ、陰極線管、エミッター、ランプ、電子
銃、等に用いられ、優れた電流強度安定性を示す炭素系
の電子放出素子およびその製造方法に関する。
ディスプレイ、陰極線管、エミッター、ランプ、電子
銃、等に用いられ、優れた電流強度安定性を示す炭素系
の電子放出素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路を中心に発達して
きた微細加工技術を用いた微小冷陰極の開発が活発に進
められている。これまでに、超高周波素子、フラット・
デスプレイ、光源、センサーなどの応用研究が行われて
おり、その電子源の特徴を生かした、半導体の固体素子
の限界を超えるデバイスの開発への期待が寄せられてい
る。その典型的な例としてはＣ．Ａ．Ｓｐｒｉｎｔによ
り提案された電界放出型冷陰極が知れられている。この
電界放出型冷陰極の例を、図４に示す。同図に示すよう
に、電界放出冷陰極は、Ｓｉなどからなる基板４１に形
成されたＭｏ等からなるエミッタ４２、ＳｉＯ２等から
なる４３、Ｍｏ等からなるゲート電極４４などによって
構成されている。一般に、電界放出電流を高めるため、
冷陰極の先端部は、局率半径を小さくして強電界をその
部分に集中させる必要がある。そのため、エミッタ４２
は、先端部ができるだけ鋭くなるように、縦断面がほぼ
三角となるように形成されている。また、電界放出電流
密度はエミッタ材料の仕事関数に指数的に依存している
ため、仕事関数の低い材料を用いることが大電流放出を
得るのに必要となる。
きた微細加工技術を用いた微小冷陰極の開発が活発に進
められている。これまでに、超高周波素子、フラット・
デスプレイ、光源、センサーなどの応用研究が行われて
おり、その電子源の特徴を生かした、半導体の固体素子
の限界を超えるデバイスの開発への期待が寄せられてい
る。その典型的な例としてはＣ．Ａ．Ｓｐｒｉｎｔによ
り提案された電界放出型冷陰極が知れられている。この
電界放出型冷陰極の例を、図４に示す。同図に示すよう
に、電界放出冷陰極は、Ｓｉなどからなる基板４１に形
成されたＭｏ等からなるエミッタ４２、ＳｉＯ２等から
なる４３、Ｍｏ等からなるゲート電極４４などによって
構成されている。一般に、電界放出電流を高めるため、
冷陰極の先端部は、局率半径を小さくして強電界をその
部分に集中させる必要がある。そのため、エミッタ４２
は、先端部ができるだけ鋭くなるように、縦断面がほぼ
三角となるように形成されている。また、電界放出電流
密度はエミッタ材料の仕事関数に指数的に依存している
ため、仕事関数の低い材料を用いることが大電流放出を
得るのに必要となる。
【０００３】理想的なダイヤモンド材料は、負の親和力
を持つことが知られている。上記電界放出型冷陰極装置
において、このダイヤモンドをエミッタ材料として用い
ることにより、非常に低い仕事関数から高電界放出電流
密度が期待される。
を持つことが知られている。上記電界放出型冷陰極装置
において、このダイヤモンドをエミッタ材料として用い
ることにより、非常に低い仕事関数から高電界放出電流
密度が期待される。
【０００４】ダイヤモンドは5.5eV を持つワイドバンド
ギャップ材料であり、高抵抗材料である。天然ダイヤモ
ンドは殆どＰ型であり、また、人工合成ダイヤモンドは
Ｐ型およびＮ型ドーピングができる。これらのドーピン
グしたダイヤモンドは、ピュアのダイヤモンドより伝導
性が改善されているが、ワイドギャップであるため、ま
だ通常の半導体材料よりは高抵抗である。このダイヤモ
ンドをエミッタアレイに用いると、基板からバックコン
タクトが取れにくく、基板からの電流注入が困難であっ
た。また、注入された電流が真空中に放出されるまで、
高抵抗のダイヤモンド材料の中で長距離走ることが好ま
しくない。
ギャップ材料であり、高抵抗材料である。天然ダイヤモ
ンドは殆どＰ型であり、また、人工合成ダイヤモンドは
Ｐ型およびＮ型ドーピングができる。これらのドーピン
グしたダイヤモンドは、ピュアのダイヤモンドより伝導
性が改善されているが、ワイドギャップであるため、ま
だ通常の半導体材料よりは高抵抗である。このダイヤモ
ンドをエミッタアレイに用いると、基板からバックコン
タクトが取れにくく、基板からの電流注入が困難であっ
た。また、注入された電流が真空中に放出されるまで、
高抵抗のダイヤモンド材料の中で長距離走ることが好ま
しくない。
【０００５】ダイヤモンドの高抵抗性に対して、他の炭
素系材料例えば、グラファイト、アモルファスカーボン
（α―Ｃ）、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、
フラーレンライクカーボン（FLC ）、カーボンナノチュ
ーブなどは比較的バンドギャップが小さく、伝導性にも
優れている。しかしながら、これらの炭素系材料はダイ
ヤモンドに比べて電子親和力は大きく、仕事関数もより
大きい。真空中に電子を放出するのに不都合である。
素系材料例えば、グラファイト、アモルファスカーボン
（α―Ｃ）、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、
フラーレンライクカーボン（FLC ）、カーボンナノチュ
ーブなどは比較的バンドギャップが小さく、伝導性にも
優れている。しかしながら、これらの炭素系材料はダイ
ヤモンドに比べて電子親和力は大きく、仕事関数もより
大きい。真空中に電子を放出するのに不都合である。
【０００６】以上のように、ダイヤモンドと、その他の
炭素系材料はそれぞれエミッタとして利点と欠点があ
り、電子が基板からエミッタに注入され、エミッタ中に
輸送され、最後にエミッタの先端から真空中に放出され
るまでのすべての段階を好適な条件でエミッタ材料を選
択することが困難であった。
炭素系材料はそれぞれエミッタとして利点と欠点があ
り、電子が基板からエミッタに注入され、エミッタ中に
輸送され、最後にエミッタの先端から真空中に放出され
るまでのすべての段階を好適な条件でエミッタ材料を選
択することが困難であった。
【０００７】さらに、エミッタをダイヤモンドとその他
の炭素系材料の２層構造に積層技術により作製する場
合、先端部分のダイヤモンドの微細形状の寸法の制御が
難しい。
の炭素系材料の２層構造に積層技術により作製する場
合、先端部分のダイヤモンドの微細形状の寸法の制御が
難しい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、まず、
第１に、従来の電界放出型冷陰極の構造は、一種類のエ
ミッタ材料でバックコンタクトと電流輸送と、真空への
放出のそれぞれの段階を最適な条件を得ることが困難で
あった。従って、パワーデバイス等に適用できるような
安定した大放出電流が得られていない。
第１に、従来の電界放出型冷陰極の構造は、一種類のエ
ミッタ材料でバックコンタクトと電流輸送と、真空への
放出のそれぞれの段階を最適な条件を得ることが困難で
あった。従って、パワーデバイス等に適用できるような
安定した大放出電流が得られていない。
【０００９】第２に、エミッタ構造を積層技術によりダ
イヤモンドとその他の炭層系材料の２層構造にする場
合、電界放出に肝心なエミッタ先端部分のダイヤモンド
の形状制御が困難である。
イヤモンドとその他の炭層系材料の２層構造にする場
合、電界放出に肝心なエミッタ先端部分のダイヤモンド
の形状制御が困難である。
【００１０】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、従来に比べて真空へ電界放出の先端部
分と、電流輸送するためのエミッタ本体部分をそれぞれ
ダイヤモンドとその他の伝導性の高い炭素系材料を用い
ることと、光、また高エネルギー電子ビームまたはイオ
ンビーム照射により選択的にエミッタ先端部分をダイヤ
モンドに相転移させることにより、２段のエミッタ構造
を積層することなく、エミッタ先端の先鋭化失わないで
容易にでき、パワーデバイス等の安定した大放出電流可
能な電界放出型冷陰極装置およびその製造方法を提供し
ようとするものである。
れたものであり、従来に比べて真空へ電界放出の先端部
分と、電流輸送するためのエミッタ本体部分をそれぞれ
ダイヤモンドとその他の伝導性の高い炭素系材料を用い
ることと、光、また高エネルギー電子ビームまたはイオ
ンビーム照射により選択的にエミッタ先端部分をダイヤ
モンドに相転移させることにより、２段のエミッタ構造
を積層することなく、エミッタ先端の先鋭化失わないで
容易にでき、パワーデバイス等の安定した大放出電流可
能な電界放出型冷陰極装置およびその製造方法を提供し
ようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明における冷陰極素
子は、まず、ゲート付き低抵抗の炭素系エミッタアレイ
を形成する。エミッタ材料としては、グラファイト、α
―Ｃ、FLC 、ＤＬＣ及びカーボンナノチューブなど炭素
系のものがすべて適用する。
子は、まず、ゲート付き低抵抗の炭素系エミッタアレイ
を形成する。エミッタ材料としては、グラファイト、α
―Ｃ、FLC 、ＤＬＣ及びカーボンナノチューブなど炭素
系のものがすべて適用する。
【００１２】エミッタアレイの製造方法として、転写
法、グレイ法など、すべての従来技術が適用できる。基
板材料は、半導体基板、金属基板など、伝導性のあるも
のがすべて適用される。
法、グレイ法など、すべての従来技術が適用できる。基
板材料は、半導体基板、金属基板など、伝導性のあるも
のがすべて適用される。
【００１３】次に、出来上がったゲート付きエミッタア
レイをＣＯ２などのレーザー光で連続照射することによ
りエミッタ先端の露出した部分をダイヤモンド相に転換
させる。ダイヤモンドの形成には、非常に高いエネルギ
ーを要するため、高いレーザー光の出力パワーが要求さ
れる。このように局所的にエネルギーを与えることによ
り、エミッタ先端が加熱され、結合構造が再形成される
ことにより、ダイヤモンド相に変換される。ここで、レ
ーザー光の代わりに高エネルギー電子ビーム、または高
エネルギーイオンビームを用いることも可能である。
レイをＣＯ２などのレーザー光で連続照射することによ
りエミッタ先端の露出した部分をダイヤモンド相に転換
させる。ダイヤモンドの形成には、非常に高いエネルギ
ーを要するため、高いレーザー光の出力パワーが要求さ
れる。このように局所的にエネルギーを与えることによ
り、エミッタ先端が加熱され、結合構造が再形成される
ことにより、ダイヤモンド相に変換される。ここで、レ
ーザー光の代わりに高エネルギー電子ビーム、または高
エネルギーイオンビームを用いることも可能である。
【００１４】以上のように、本発明はエミッタの形状微
細加工工程と、エミッタの材料相転移させる工程を分離
して制御することができ、先鋭な形状を崩さないで仕事
関数の低いエミッタを形成できることを特徴とする。
細加工工程と、エミッタの材料相転移させる工程を分離
して制御することができ、先鋭な形状を崩さないで仕事
関数の低いエミッタを形成できることを特徴とする。
【００１５】本発明におけるエミッタ構造において、伝
導性の高い炭素系材料をエミッタに用いることにより、
基板からの電流注入も、エミッタ中の電流転送もより容
易にできる。また、真空中に電界放出するエミッタ先端
の部分だけを選択的に高出力のレーザーなどの光または
電子ビームまたはイオンビーム照射することにより仕事
関数の低いダイヤモンド材料に変換させることができ、
低抵抗の炭素系材料のエミッタ本体と、その先端部分の
ダイヤモンド化の２段構成のエミッタ構造を形成するこ
とにより、電子がダイヤモンド中の走行距離を最短に
し、バック電極の電流注入と、エミッタ中の電子輸送お
よび電界放出効率をそれぞれ最適な条件で実現でき、簡
便な手法により低電界かつ高効率電界放出電流が得られ
る。
導性の高い炭素系材料をエミッタに用いることにより、
基板からの電流注入も、エミッタ中の電流転送もより容
易にできる。また、真空中に電界放出するエミッタ先端
の部分だけを選択的に高出力のレーザーなどの光または
電子ビームまたはイオンビーム照射することにより仕事
関数の低いダイヤモンド材料に変換させることができ、
低抵抗の炭素系材料のエミッタ本体と、その先端部分の
ダイヤモンド化の２段構成のエミッタ構造を形成するこ
とにより、電子がダイヤモンド中の走行距離を最短に
し、バック電極の電流注入と、エミッタ中の電子輸送お
よび電界放出効率をそれぞれ最適な条件で実現でき、簡
便な手法により低電界かつ高効率電界放出電流が得られ
る。
【００１６】さらに、従来の２層構造の場合の積層技術
にたいして、あらかじめエミッタの形状加工を伝導性の
よい炭素系材料を用いてエミッタ先端微細加工し、その
後外部のエネルギー励起により先端部分だけ相転移させ
ることで、エミッタの先鋭化を保持したまま先端を電界
放出しやすい材料に転換できた。
にたいして、あらかじめエミッタの形状加工を伝導性の
よい炭素系材料を用いてエミッタ先端微細加工し、その
後外部のエネルギー励起により先端部分だけ相転移させ
ることで、エミッタの先鋭化を保持したまま先端を電界
放出しやすい材料に転換できた。
【００１７】本発明において、ダイヤモンドと伝導性の
よいその他の炭素系を積層しないで、かつ相転移させる
だけでエミッタ形状を保持したまま２段構造ができ、電
流の注入と輸送を低抵抗の炭素系から、そして真空への
大電流放出をダイヤモンドから、高電流密度の電界放出
型冷陰極素子を実現でき、パワーデバイスなどへの応用
ができる。
よいその他の炭素系を積層しないで、かつ相転移させる
だけでエミッタ形状を保持したまま２段構造ができ、電
流の注入と輸送を低抵抗の炭素系から、そして真空への
大電流放出をダイヤモンドから、高電流密度の電界放出
型冷陰極素子を実現でき、パワーデバイスなどへの応用
ができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明におけるエミッタ本体の材
料としては、グラファイト、またはα―Ｃ、FLC 、また
はＤＬＣおよびカーボンナノチューブなどその他低抵抗
の炭素系材料を用いることができる。また、基板材料と
してはシリコンなどの半導体材料、その他金属材料など
の導電性の基板を用いることができる。
料としては、グラファイト、またはα―Ｃ、FLC 、また
はＤＬＣおよびカーボンナノチューブなどその他低抵抗
の炭素系材料を用いることができる。また、基板材料と
してはシリコンなどの半導体材料、その他金属材料など
の導電性の基板を用いることができる。
【００１９】エミッタアレイの製法として、転写モール
ド法、Sprint法、グレイー法など従来のエミッタ製造技
術がすべて適用できる。ダイヤモンド形成に用いるビー
ム系はＣＯ2 レーザー光など、高エネルギーの光ビーム
を利用することができる。また、高エネルギーの電子ビ
ーム、イオンビームなどを利用することもできる。雰囲
気は必要に応じて、窒素雰囲気、空気中、または真空中
など利用できる。
ド法、Sprint法、グレイー法など従来のエミッタ製造技
術がすべて適用できる。ダイヤモンド形成に用いるビー
ム系はＣＯ2 レーザー光など、高エネルギーの光ビーム
を利用することができる。また、高エネルギーの電子ビ
ーム、イオンビームなどを利用することもできる。雰囲
気は必要に応じて、窒素雰囲気、空気中、または真空中
など利用できる。
【００２０】図１に、本発明に係わる電界放出型冷陰極
装置の製造工程および断面図を示す。この例は、カーボ
ンナノチューブを用いたゲート付きエミッタアレイを転
写法による作製されたものである。以下、図１を参照し
ながら製造工程について説明する。
装置の製造工程および断面図を示す。この例は、カーボ
ンナノチューブを用いたゲート付きエミッタアレイを転
写法による作製されたものである。以下、図１を参照し
ながら製造工程について説明する。
【００２１】断面構造は、シリコン基板上にＳｉＯ2 絶
縁酸化膜と金属ゲートが設けられ、開口部はピラミット
上に加工されたカーボンナノチューブを有する構造とな
っており、エミッタ先端部はダイヤモンド材料である。
このカーボンナノチューブアレイはFe基板を通して電力
が供給され、ダイヤモンドの先端から真空中へ電界放出
し、電界放出型冷陰極として機能する。
縁酸化膜と金属ゲートが設けられ、開口部はピラミット
上に加工されたカーボンナノチューブを有する構造とな
っており、エミッタ先端部はダイヤモンド材料である。
このカーボンナノチューブアレイはFe基板を通して電力
が供給され、ダイヤモンドの先端から真空中へ電界放出
し、電界放出型冷陰極として機能する。
【００２２】先ず、図１(a) に示すように、通常の半導
体ウエハーの標準洗浄により表面処理したn 型シリコン
基板１１を用意する。次に、図１(a) に示すように、洗
浄したシリコン基板１１を用意する。次に、図１（b ）
に示すようにこのシリコン基板を異方性エッチングによ
り２μｍ幅、間隔も２μｍのモールド付きシリコン基板
１２を用意する。さらに、シリコン基板１２の上にＳｉ
Ｏ2 酸化膜１３を熱酸化法またはＣＶＤ法により成膜す
る。さらに、図１（c ）に示すように１３の上にカーボ
ンナノチューブ薄膜１４をアーク放電法またはＣＶＤ法
により成膜する。
体ウエハーの標準洗浄により表面処理したn 型シリコン
基板１１を用意する。次に、図１(a) に示すように、洗
浄したシリコン基板１１を用意する。次に、図１（b ）
に示すようにこのシリコン基板を異方性エッチングによ
り２μｍ幅、間隔も２μｍのモールド付きシリコン基板
１２を用意する。さらに、シリコン基板１２の上にＳｉ
Ｏ2 酸化膜１３を熱酸化法またはＣＶＤ法により成膜す
る。さらに、図１（c ）に示すように１３の上にカーボ
ンナノチューブ薄膜１４をアーク放電法またはＣＶＤ法
により成膜する。
【００２３】次に、図１(d) に示すように、接着により
上記構造をＦｅ薄膜１５をデポしたガラス基板１６に転
写し、図１（e ）に示すように、基板１２をエッチング
し、エミッタアレイ１７、ＳｉＯ2 絶縁膜１８、シリコ
ンゲート層１９をそれぞれ形成する。
上記構造をＦｅ薄膜１５をデポしたガラス基板１６に転
写し、図１（e ）に示すように、基板１２をエッチング
し、エミッタアレイ１７、ＳｉＯ2 絶縁膜１８、シリコ
ンゲート層１９をそれぞれ形成する。
【００２４】次に、図１（f ）に示すように出力パワー
が３ｋＷのＣＯ2 レーザー１１０によりゲート開口部か
ら照射する。その後、９００℃の熱処理を行なってお
り、図１（g ）に示すようにダイヤモンドの先端部１１
１を形成する。最後に、アノード電極１１２を形成す
る。
が３ｋＷのＣＯ2 レーザー１１０によりゲート開口部か
ら照射する。その後、９００℃の熱処理を行なってお
り、図１（g ）に示すようにダイヤモンドの先端部１１
１を形成する。最後に、アノード電極１１２を形成す
る。
【００２５】図１より、ゲート電極１９、アノード１１
２に正電圧を印加することにより、ダイヤモンドエミッ
タ１１１から電界放出できる。図１(f) に示す装置を作
製するため、Ｆｅ薄膜付きガラス基板１６の代わりに、
シリコン基板、その他伝導性のよい半導体または金属基
板を用いることが可能である。また、ＣＯ2 レーザーの
代わりに、大出力パワーの光ビーム、また電子ビーム、
イオンビームを利用することが可能である。
２に正電圧を印加することにより、ダイヤモンドエミッ
タ１１１から電界放出できる。図１(f) に示す装置を作
製するため、Ｆｅ薄膜付きガラス基板１６の代わりに、
シリコン基板、その他伝導性のよい半導体または金属基
板を用いることが可能である。また、ＣＯ2 レーザーの
代わりに、大出力パワーの光ビーム、また電子ビーム、
イオンビームを利用することが可能である。
【００２６】図２に実施例２の断面概念図を示す。図２
（a ）に転写法により作製したグラファイトエミッタ２
１を電子ビーム２２により照射する。図２（b ）に示す
ように、ダイヤモンドエミッタ先端部２３を形成する。
窒素雰囲気にするが、照射条件に応じて、空気中、また
は真空中の雰囲気も可能である。また、生成されたダイ
ヤモンド膜質に応じて、照射後の熱処理を行なう場合も
ある。さらにアノード電極２４を設ける。
（a ）に転写法により作製したグラファイトエミッタ２
１を電子ビーム２２により照射する。図２（b ）に示す
ように、ダイヤモンドエミッタ先端部２３を形成する。
窒素雰囲気にするが、照射条件に応じて、空気中、また
は真空中の雰囲気も可能である。また、生成されたダイ
ヤモンド膜質に応じて、照射後の熱処理を行なう場合も
ある。さらにアノード電極２４を設ける。
【００２７】図３に実施例３の断面概念図を示す。ま
ず、図３（a ）に示すように、シリコン基板３１の上に
Ｃ６０を含むフラーレンライク炭素膜（ＦＬＣ）３２を
アーク放電法により成膜する。その上、図３（b ）に示
すように、ゲート絶縁膜３３、ゲート膜３４をデポ及び
リソグラフィー法により成膜し、パターニングする。さ
らに１ＭeV以上の高エネルギーＡｒイオンビーム３５に
より上記試料を照射することにより、図３（c ）に示す
ようなダイヤモンド表面層３６を持つ平面型エミッタア
レイを形成した。最後に、アノード電極３７を形成す
る。
ず、図３（a ）に示すように、シリコン基板３１の上に
Ｃ６０を含むフラーレンライク炭素膜（ＦＬＣ）３２を
アーク放電法により成膜する。その上、図３（b ）に示
すように、ゲート絶縁膜３３、ゲート膜３４をデポ及び
リソグラフィー法により成膜し、パターニングする。さ
らに１ＭeV以上の高エネルギーＡｒイオンビーム３５に
より上記試料を照射することにより、図３（c ）に示す
ようなダイヤモンド表面層３６を持つ平面型エミッタア
レイを形成した。最後に、アノード電極３７を形成す
る。
【００２８】図３により作製したエミッタアレイの製法
について、イオンビームはＡｒ以外に、Ｇａなどのその
他の高エネルギーイオン源を利用することができる。エ
ミッタ膜もＦＬＣ以外に、その他Ｃ６０を含む炭素膜を
利用することが可能である。
について、イオンビームはＡｒ以外に、Ｇａなどのその
他の高エネルギーイオン源を利用することができる。エ
ミッタ膜もＦＬＣ以外に、その他Ｃ６０を含む炭素膜を
利用することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高エネルギービーム照射により形状加工と独立に炭素系
材料をダイヤモンド相に変換させ、従来に比べてダイヤ
モンドをエミッタ先端材料に、伝導性のよい炭素系材料
をエミッタ本体にそれぞれ用いることより、電子のバッ
クコンタクト注入から、エミッタ内輸送、そしてダイヤ
モンドを介した真空への電界放出のそれぞれの段階の材
料選択を好適な条件で実現し、低電圧駆動、かつ大放出
電流を得られ、パワーデバイスなどを実現できる電界放
出型冷陰極装置およびその製造方法を提供することがで
きる。
高エネルギービーム照射により形状加工と独立に炭素系
材料をダイヤモンド相に変換させ、従来に比べてダイヤ
モンドをエミッタ先端材料に、伝導性のよい炭素系材料
をエミッタ本体にそれぞれ用いることより、電子のバッ
クコンタクト注入から、エミッタ内輸送、そしてダイヤ
モンドを介した真空への電界放出のそれぞれの段階の材
料選択を好適な条件で実現し、低電圧駆動、かつ大放出
電流を得られ、パワーデバイスなどを実現できる電界放
出型冷陰極装置およびその製造方法を提供することがで
きる。
【図１】 本発明の実施形態における工程および構造図
を示す図。
を示す図。
【図２】 本発明の実施形態に関わるエミッタ構造断面
図を示す図。
図を示す図。
【図３】 本発明の実施形態における工程および構造図
を示す図。
を示す図。
【図４】 従来の電界放出型冷陰極装置の概略構成を示
す図。
す図。
１１… シリコン基板 １２… モールド付きシリコン基板 １３… SiO 2 絶縁膜 １４… カーボンナノチューブ薄膜 １５… Fe薄膜 １６… ガラス基板 １７… カーボンナノチューブエミッタアレイ １８… SiO 2 絶縁膜 １９… ゲート電極 １１０… CO2 レーザー １１１… ダイヤモンドエミッタ先端 １１２… アノード電極 ２１… グラファイトエミッタアレイ ２２… 電子ビーム ２３… ダイヤモンドエミッタ先端 ２４… アノード電極 ３１… シリコン基板 ３２… フラーレンライク炭素膜（FLC ） ３３… ゲート絶縁膜 ３４… ゲート電極 ３５… Arイオンビーム ３６… ダイヤモンドエミッタ先端 ３７… アノード電極 ４１… シリコン基板 ４２… Moエミッタ ４３… SiO 2 絶縁膜 ４４… ゲート電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 富男 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 佐久間 尚志 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (2)
- 【請求項１】伝導性基板の上に炭素系材料を用いたエミ
ッタアレイと、絶縁膜およびゲート電極を備えた電界放
出型冷陰極装置において、エミッタの先端部分のみダイ
ヤモンドとなることを特徴とする電界放出型冷陰極装
置。 - 【請求項２】伝導性基板の上に炭素系材料のエミッタア
レイと絶縁膜およびゲート電極を形成し、ＣＯ2 レーザ
ー光、または高エネルギー電子ビーム、またはヘビーイ
オンビーム照射によりエミッタの先端露出した部分を局
所的にダイヤモンドに相転移させることによりダイヤモ
ンド先端を有する電界放出型冷陰極装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4980399A JP2000251616A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 電界放出型冷陰極装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4980399A JP2000251616A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 電界放出型冷陰極装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000251616A true JP2000251616A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12841315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4980399A Pending JP2000251616A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 電界放出型冷陰極装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000251616A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001092150A1 (fr) * | 2000-05-31 | 2001-12-06 | Nec Corporation | Procede de fixation de nanotubes de carbone |
| KR100486613B1 (ko) * | 2002-12-13 | 2005-05-03 | 한국전자통신연구원 | 탄소나노튜브를 이용한 전자빔 소스 모듈 및 그 제조 방법 |
| KR100873631B1 (ko) * | 2002-01-22 | 2008-12-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 탄소나노튜브와 금속간의 접촉저항 강하방법 |
| RU2713915C1 (ru) * | 2019-09-11 | 2020-02-11 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Способ изготовления окисной пленки холодного катода газового лазера в тлеющем разряде постоянного тока |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP4980399A patent/JP2000251616A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001092150A1 (fr) * | 2000-05-31 | 2001-12-06 | Nec Corporation | Procede de fixation de nanotubes de carbone |
| KR100873631B1 (ko) * | 2002-01-22 | 2008-12-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 탄소나노튜브와 금속간의 접촉저항 강하방법 |
| KR100486613B1 (ko) * | 2002-12-13 | 2005-05-03 | 한국전자통신연구원 | 탄소나노튜브를 이용한 전자빔 소스 모듈 및 그 제조 방법 |
| RU2713915C1 (ru) * | 2019-09-11 | 2020-02-11 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Способ изготовления окисной пленки холодного катода газового лазера в тлеющем разряде постоянного тока |
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