JP2001202871A

JP2001202871A - 電界放出型冷陰極

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Publication number: JP2001202871A
Application number: JP2000012017A
Authority: JP
Inventors: Hirochika Yamamoto; 博規山本; Kazuhiro Baba; 和宏馬場
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2001-07-27
Anticipated expiration: 2020-01-20
Also published as: JP3436228B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低電界において高電子放出が可能であり、か
つ長時間安定動作する、ダイヤモンド膜を用いた電界放
出冷陰極を提供する。【解決手段】電界放出型冷陰極において電子放出部と
なる部分を、ＣＶＤ法にて結晶ダイヤモンドと微結晶ダ
イヤモンドで構成する。ここで結晶ダイヤモンドは電子
放出サイト、微結晶ダイヤモンドは下部電極から表面ま
での電子輸送経路として機能するため、高電子放出が可
能となる。また、電子放出部全てがダイヤモンドで構成
されるので、化学的に安定であり、表面状態が変化しに
くいため、長時間安定動作が可能となる。さらに、ＣＶ
Ｄ法で電子放出部を作製するので、下部電極と電子放出
部の間にはカーバイトが形成される。その結果、電気的
接触が得られ、低電界で動作が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電界放出型冷陰極に
関し、特に電子を放出するエミッタを有する電界放出型
冷陰極に関する。さらには、ＣＶＤダイヤモンド結晶を
有する電界放出型冷陰極に関する。

【０００２】

【従来の技術】電界放出型冷陰極は、エミッタに電界を
印加することにより、真空中に電子を放出することがで
きる熱カソードに替わる電子銃として、近年ディスプレ
イ応用などで注目されている。特に、微小な形状を有す
るコーン形状のエミッタや、電子親和力の低いダイヤモ
ンドを用いる方法が注目されている。微小なコーン形状
を有するエミッタは、半導体素子の加工技術応用により
ミクロンオーダーの加工が可能になったことにより実現
可能となった。また、ダイヤモンドは電子親和力が低い
ほかに、硬度が高く、化学的に安定であり、これらの特
徴を用いた電子放出素子が報告されている。

【０００３】例えば特開平７−２８２７１５号公報に
は、導電性の膜上にダイヤモンド結晶を点在させ、その
上にＬａＢ₆、ＹＢ₆、ＹＢ₄などのホウ化物薄膜を形成
し、電子放出特性を向上させる試みが示されている。こ
れらホウ化物は低仕事関数、かつ比較的良好な導電体で
あるため、この材料に対し負のバイアスを印加すれば電
子放出が期待できる。さらに、ホウ化物薄膜の厚みを３
０ｎｍ以下とすることにより、しきい値電圧を低下させ
ることに成功している。

【０００４】また、特開平１０−４０８０５号公報に
は、導電層上あるいは導電層表層に、平均粒径０．２μ
ｍ以下の粒子状ダイヤモンドを分布、あるいは埋め込ま
せて、冷陰極を作製する方法が紹介されている。この方
法では溶液中にダイヤモンド粒子を分散させ、導電層に
この溶液を晒すことによりダイヤモンド粒子を配置さ
せ、電子放出サイトを形成しエミッション電流の向上を
行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
は以下のような問題が存在していた。第１の問題点は、
エミッション電流の長時間安定性に問題があることであ
る。その理由は、ＬａＢ ₆、ＹＢ₆、ＹＢ₄のような低仕
事関数物質は表面が安定でなく、エッチング等の反応が
考えられるからである。そのため、電子放出が進むに従
い表面が変化していき、常にエミッション状態は変化し
ていく。その結果、長時間安定したエミッション電流が
得られないばかりか、ＬａＢ₆、ＹＢ₆、ＹＢ₄の反応が
進むことにより、エミッション電流が低下することが考
えられる。

【０００６】第２の問題点は低電界動作が困難であるこ
とである。その理由は、溶液中にダイヤモンド粒子を分
散させ、導電層にこの溶液を晒すことによりダイヤモン
ド粒子を配置させる方法では、ダイヤモンドと導電層間
に完全な電気的接触を取ることが不可能だからである。
その結果、電子放出サイトとなるダイヤモンドと導電層
の間には抵抗成分が存在し、ここで印加したバイアスの
電圧降下が生じてしまい、動作電圧が高くなるという欠
点がある。

【０００７】本発明は、前述した事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、低電界において高電子放出が可能
であり、かつ長時間安定動作する、ダイヤモンド膜を用
いた電界放出冷陰極を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者らは、ＣＶＤダイ
ヤモンドを成膜する際、メタン濃度と成膜温度を制御す
ることにより、結晶ダイヤモンドが微結晶ダイヤモンド
粒子中に埋まり、微結晶ダイヤモンド中に結晶ダイヤモ
ンドが点在する構造が得られることを見出した。そし
て、上記構造により膜中には粒界が多く存在し、この粒
界を表面までの電子の輸送経路として使うことができる
こと、また、結晶ダイヤモンド部分は電子放出サイトと
して作用するため、低電界で高電子放出が可能となるこ
とを知見した。

【０００９】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
ので、下記（１）〜（９）に示す電界放出型冷陰極を提
供する。（１）電子放出部が結晶ダイヤモンドと微結晶ダイヤモ
ンドからなることを特徴とする電界放出型冷陰極。（２）電子放出部が結晶ダイヤモンドと微結晶ダイヤモ
ンドからなり、かつ、結晶ダイヤモンドが下部電極から
成長しているとともに、結晶ダイヤモンドの上部が微結
晶ダイヤモンドからなる層より突出していることを特徴
とする電界放出型冷陰極。（３）電子放出部の結晶ダイヤモンドの体積比［（結晶
ダイヤモンド／（微結晶ダイヤモンド＋結晶ダイヤモン
ド））×１００］が５％以上９５％以下であることを特
徴とする請求項１又は２に記載の電界放出型冷陰極。（４）Ｈｅ−Ｎｅレーザー（λ＝６３２．８ｎｍ）を使
い、電子放出部のラマン分光測定を行った際、ダイヤモ
ンドである１３３５ｃｍ^-1のピークのほかに、１１５０
〜１２００ｃｍ^-1と１４２０〜１５００ｃｍ^-1にピーク
があることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に
記載の電界放出型冷陰極。（５）Ｈｅ−Ｎｅレーザー（λ＝６３２．８ｎｍ）を使
い、電子放出部のラマン分光測定を行った際、ダイヤモ
ンドである１３３５ｃｍ^-1のピークのほかに、１１５０
〜１２００ｃｍ^-1にピークがあることを特徴とする請求
項１〜３のいずれか１項に記載の電界放出型冷陰極。（６）Ｈｅ−Ｎｅレーザー（λ＝６３２．８ｎｍ）を使
い、電子放出部のラマン分光測定を行った際、ダイヤモ
ンドである１３３５ｃｍ^-1のピークのほかに、１４２０
〜１５００ｃｍ^-1にピークがあることを特徴とする請求
項１〜３のいずれか１項に記載の電界放出型冷陰極。（７）電子放出部が結晶ダイヤモンドと微結晶ダイヤモ
ンドからなり、結晶ダイヤモンドが微結晶ダイヤモンド
膜上に点在することを特徴とする電界放出型冷陰極。（８）電子放出部が結晶ダイヤモンドと、グラファイ
ト、無定形炭素、アモルファスカーボンあるいはダイヤ
モンドライクカーボンからなることを特徴とする電界放
出型冷陰極。（９）電子放出部が結晶ダイヤモンドと、グラファイ
ト、無定形炭素、アモルファスカーボンあるいはダイヤ
モンドライクカーボンからなり、結晶ダイヤモンドの上
部がグラファイト、無定形炭素、アモルファスカーボン
あるいはダイヤモンドライクカーボンからなる層より突
出していることを特徴とする電界放出型冷陰極。

【００１０】水素終端されたダイヤモンド表面は、負の
電子親和力を持つことが知られている。ＣＶＤダイヤモ
ンドは原料ガスに水素を用いるため、成膜後の表面は水
素終端されているのが一般的である。また、ダイヤモン
ド表面は化学的に安定であることが知られており、化学
反応、エッチング等に高い耐性を持つ。そこで、冷陰極
材料としてＣＶＤダイヤモンドを用いるのは有効な手段
である。しかしながら、ダイヤモンドは元来高抵抗であ
り、電子放出させるためには、表面まで電子を輸送する
方法を確保しなくてはならない。かつ、電子放出サイト
を十分に確保するためには、冷陰極材料電子放出部とな
る電子親和力の低いダイヤモンド結晶を配置する構造が
望ましい。

【００１１】ダイヤモンド結晶を微結晶ダイヤモンド粒
子で埋める構造を取ることにより、表面までの電子輸送
経路と表面からの電子放出機能の両方を持たすことがで
きる。ダイヤモンド自体高抵抗物質であるため、電子放
出を行うためには表面まで電子を輸送する経路が必要で
ある。微結晶ダイヤモンド粒子で構成された部分は粒界
が多数存在する。これら結晶粒界は電流パスとして作用
することが知られて折り、これにより膜の抵抗が低下
し、表面までの電子輸送がスムーズに行われる。また、
点在するダイヤモンド結晶は上方に向かい突出している
ため、電界集中を受けやすい。この結果、表面からの電
子放出は容易に行われ、個々のダイヤモンド結晶は電子
放出サイトとして機能する。さらに、全てがダイヤモン
ドで構成されているため化学的に安定であり、表面状態
の変化が少ないため長時間安定した電子放出が可能とな
る。

【００１２】また、これらダイヤモンド結晶はＣＶＤ法
で作製されるため、成膜時に基板はラジカル、イオン等
に晒されることになる。この結果、ダイヤモンドと成長
基板間にはカーバイトが形成され、電気的コンタクトも
容易に取ることが可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）次に、本発
明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明す
る。図１は、本発明の第１の実施の形態の電界放出型冷
陰極を示した模式的断面図である。ダイヤモンド結晶１
ａは電子放出サイトとなる、ＣＶＤ法によって作製され
たダイヤモンドであり、その平均粒径は０．５μｍ以下
である。微結晶ダイヤモンド２ａは電子輸送経路とな
る、ＣＶＤ法によって作製されたダイヤモンドである。
また、この微結晶ダイヤモンド２ａはダイヤモンド結晶
１ａと同様に、エミッションをするため電子放出サイト
としても機能する。

【００１４】絶縁板３ａは素子の基板となる部材であっ
て、ガラス、セラミックス、プラスチックなど絶縁性の
基板からなる。本実施の形態では、絶縁板３ａとしてセ
ラミックスを用いた。

【００１５】下部電極４ａは電子を供給する電極であ
り、スパッタ、蒸着等により形成され、Ｍｏ、Ｗ、Ｎ
ｉ、Ｆｅ、Ｐｔなど導電性の膜であれば何を用いてもか
まわない。また、下部電極４ａを膜でなく導電性の基板
としてもよく、この場合下部電極４ａが基体となるので
絶縁板３ａを省略してもよい。本実施の形態では、下部
電極４ａはスパッタ法でＭｏを２０００Å形成した。

【００１６】絶縁膜５ａは上部電極と下部電極を電気的
に絶縁する膜であり、３〜５μｍの酸化膜で形成されて
いる。上部電極６ａはダイヤモンド結晶１ａあるいは微
結晶ダイヤモンド２ａから電子を引き出す役割をし、下
部電極４ａに対して正のバイアスが印加される。この上
部電極６ａもスパッタ、蒸着等により形成され、Ｍｏ、
Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｔなど導電性の膜であれば何を用い
てもかまわない。本実施の形態では、上部電極６ａはス
パッタ法でＷを２０００Å形成した。蛍光板７ａは、ダ
イヤモンド結晶１ａあるいは微結晶ダイヤモンド２ａか
ら放出された電子が衝突することによって蛍光を発する
部材である。

【００１７】図２は、電子放出部となるダイヤモンド結
晶１ａと微結晶ダイヤモンド２ａのラマン分光測定の結
果である。１３３５ｃｍ^-1に見られるピークはダイヤモ
ンドに起因するものであり、主にダイヤモンド結晶１ａ
によるものである。１１８０〜１２００ｃｍ^-1と１４２
０〜１５００ｃｍ^-1付近に見られるピークは微結晶ダイ
ヤモンド２ａに起因するピークである。このようなラマ
ン分光ピークは、励起光としてＨｅ−Ｎｅレーザー（λ
＝６３２．８ｎｍ）を用いた場合に特に明瞭に観測する
ことができる。

【００１８】次に、図１の電界放出型冷陰極の動作につ
いて、図を参照して説明する。下部電極４ａには上部電
極６ａに対し負のバイアスが印加されており、電子は下
部電極からダイヤモンド結晶１ａあるいは微結晶ダイヤ
モンド２ａに供給される。このとき微結晶ダイヤモンド
２ａ内に存在する、無数の粒界は電子の輸送経路とな
る。これにより、下部電極から供給された電子はダイヤ
モンド結晶１ａあるいは微結晶ダイヤモンド２ａの表面
にまで達する。ダイヤモンド結晶１ａは上方に突出した
形状をしているため、その先端には電界集中が起こりや
すく、その結果、下部電極４ａと上部電極６ａとの間に
印加されるバイアスを低くしても、実質上高い電界強度
を得ることができる。かつ、ＣＶＤ法で作製されたダイ
ヤモンド表面は水素終端されており、負あるいは低い電
子親和力を持つため、電子放出を低電界で起こす。よっ
て、ダイヤモンド結晶１ａからは低電界で高電子放出を
起こす。また、微結晶ダイヤモンド２ａの表面にも微小
な突起が存在するため、この部分にも電界集中が起こ
り、電子放出が起こる。放出された電子は、上部電極６
ａに印加されている正のバイアスによって引き出され、
加速されて、蛍光板７ａに衝突し蛍光を発する。

【００１９】このとき電子放出量は、ダイヤモンド結晶
１ａと微結晶ダイヤモンド２ａの体積比に対し依存す
る。このダイヤモンド結晶１ａと微結晶ダイヤモンド２
ａの体積比は成膜時のメタン濃度に依存し、メタン濃度
が上がるほど微結晶ダイヤモンド２ａの割合が増加する
ことを発明者らは見出した。そこで、このダイヤモンド
結晶１と微結晶ダイヤモンド２ａの体積比と、電子放出
密度とを比較した結果を図３に示す。冷陰極を用いたデ
ィスプレイでは１０ｍＡ／ｃｍ²以上の電子放出密度が
必要であるが、ダイヤモンド結晶１ａの体積比｛ダイヤ
モンド結晶１ａ／（微結晶ダイヤモンド２ａ＋ダイヤモ
ンド結晶１ａ）×１００｝が５〜９５％以上でこの条件
を満たすことが判明した。ダイヤモンド結晶１ａの体積
比が５％未満であると電子放出の主となる部分が減少す
るため、また９５％を超えた部分では電子が表面まで輸
送される経路が減少し電子供給不足となるため、十分な
電子放出が得られない。

【００２０】図４にはダイヤモンド結晶１ａの体積比が
５％と９５％のラマン分光測定を行い波形分離を行った
結果を示す。図２と同様にプローブ光にＨｅ−Ｎｅレー
ザーを用いた。ダイヤモンド結晶１ａの存在が少なくな
ると同時に１３３５ｃｍ^-1付近のピークが小さくなる。
図４に示すRaman測定の結果を波形分離し各々のピーク
位置がどこになるかを調べ、そのピーク位置を示したの
が表１である。

【００２１】

【表１】

【００２２】ピーク２、３、５はそれぞれ、不定形炭
素、ダイヤモンド、グラファイトのピークを示してい
る。ピーク１と４は電子放出密度が高い電子放出部に見
られる特有のピークである。高い電子放出が得られるダ
イヤモンド結晶体積比が５％以上９５％以下の電子放出
部に対して、このピーク１とピーク４の位置を詳細に調
べたところ、１１８０〜１２００ｃｍ^-1と１４２０〜１
５００ｃｍ^-1にあることが判明した。また、１１８０〜
１２００ｃｍ^-1あるいは１４２０〜１５００ｃｍ^-1のど
ちらか一方にしかピークを持たなくても、１０ｍＡ／ｃ
ｍ²以上の電子放出が可能であることを確認した。つま
り、Ｈｅ−Ｎｅレーザーを用いRaman分光測定を行った
際、１１８０〜１２００ｃｍ^-1と１４２０〜１５００ｃ
ｍ^-1の両方、あるいはどちらか一方にピークが観測され
れば、１０ｍＡ／ｃｍ²以上の高い電子放出密度を得ら
れるという見地に至った。図５にはダイヤモンド結晶１
ａの体積比が５％未満と９５％を越える場合のラマン分
光測定結果を示す。図５より、電子放出量が十分でない
サンプルには１１８０〜１２００ｃｍ^-1と１４２０〜１
５００ｃｍ^-1付近どちらにもピークがないことが判明し
た。

【００２３】また、ダイヤモンド結晶１ａと微結晶ダイ
ヤモンド２ａはＣＶＤ法により作製されるため、ダイヤ
モンド結晶１ａと微結晶ダイヤモンド２ａが成膜される
下部電極は成長ガスのラジカル、イオンに晒される。そ
の結果、下部電極とダイヤモンド結晶１ａあるいは微結
晶ダイヤモンド２ａとの間にはカーバイトが形成される
（図示せず）。このカーバイト層はｎｍオーダーの極薄
いものであり、上方に向かうにつれて漸移的にダイヤモ
ンドに変化する。これにより、下部電極とダイヤモンド
結晶１ａあるいは微結晶ダイヤモンド２ａとの間に電気
的接触が得られ、低電界動作が可能となる。

【００２４】また、本実施例の電子放出部は全てダイヤ
モンドで構成されているため、化学的に安定であり、表
面状態の変化も少ないため、長時間安定動作が可能であ
る。具体的には、３０００時間以上の連続動作を確認
し、また電流変動量も３％未満であった。

【００２５】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図６は、本発明の第２の実施の形態の電界放出型冷陰極
を示した模式的断面図である。ダイヤモンド結晶１ｂは
電子放出サイトとなる、ＣＶＤ法によって作製されたダ
イヤモンドであり、その平均粒径は０．５μｍ以下であ
る。また、ダイヤモンド結晶は、下部電極４ｂまで到達
しておらず、微結晶ダイヤモンド２ｂから成長してい
る。微結晶ダイヤモンド２ｂは電子輸送経路となる、Ｃ
ＶＤ法によって作製された薄膜である。また、この微結
晶ダイヤモンド２ｂはダイヤモンド結晶１ｂと同様、エ
ミッションをするため電子放出サイトとしても機能す
る。

【００２６】下部電極４ｂは電子を供給する電極であ
り、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｔなど導電性の基板であ
れば何を用いてもかまわない。また、第１の実施の形態
に示したように、下部電極の下に絶縁板を設けてもよ
い。本実施の形態では、５００μｍ厚のＭｏ基板を下部
電極４ｂとして用いた。絶縁膜５ｂは上部電極と下部電
極を電気的に絶縁する膜であり、酸化膜で形成されてい
る。上部電極６ｂはダイヤモンド結晶１ｂあるいは微結
晶ダイヤモンド２ｂから電子を引き出す役割をし、下部
電極に対して正のバイアスが印加される。上部電極６ｂ
には１５００ÅのＰｔを用いた。蛍光板７ｂは、ダイヤ
モンド結晶１ｂあるいは微結晶ダイヤモンド２ｂから放
出された電子が衝突することによって蛍光を発する部材
である。

【００２７】ダイヤモンド結晶１ｂと微結晶ダイヤモン
ド２ｂの体積比は成膜時のメタン濃度に依存し、メタン
濃度が上がるほど微結晶ダイヤモンド２ｂの割合が増加
する。そこで、ダイヤモンド結晶１ｂと微結晶ダイヤモ
ンド２ｂを成膜する際、まずメタン濃度を高くし、下部
電極４ｂ上に微結晶ダイヤモンド２ｂを成膜する。次に
メタン濃度比を下げ、ダイヤモンド結晶１ｂと微結晶ダ
イヤモンド２ｂが共に成長する条件を使うことにより、
図６に示す第２の実施の形態の電界放出型冷陰極の電子
放出部を作製することができる。

【００２８】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図７は、本発明の第３の実施の形態の電界放出型冷陰極
を示した模式的断面図である。ダイヤモンド結晶１ｃは
電子放出サイトとなる、ＣＶＤ法によって作製されたダ
イヤモンドであり、その平均粒径は０．５μｍ以下であ
る。カーボン膜８ｃは電子輸送経路となる、ＣＶＤ法に
よって作製された薄膜であり、グラファイト、無定形炭
素、アモルファスカーボン、ダイヤモンドライクカーボ
ン、あるいは炭素化合物からなる。カーボン膜８ｃとし
てはダイヤモンドライクカーボンを５０００Å堆積させ
た。

【００２９】絶縁板３ｃは素子の基板となる部材であっ
て、ガラス、セラミックス、プラスチックなどからな
る。本実施の形態では、絶縁板３ｃにはガラスを用い
た。下部電極４ｃは電子を供給する電極であり、スパッ
タ、蒸着等により形成され、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐ
ｔなど導電性の膜であれば何を用いてもかまわない。本
実施の形態では２０００ÅのＦｅを用いた。絶縁膜５ｃ
は上部電極と下部電極を電気的に絶縁する膜であり、酸
化膜で形成されている。上部電極６ｃはダイヤモンド結
晶１ｃあるいはカーボン膜８ｃから電子を引き出す役割
をし、下部電極４ｃに対して正のバイアスが印加され
る。本実施の形態では、上部電極６ｃとしてＭｏを２０
００Å堆積させた。蛍光板７ｃは、ダイヤモンド結晶１
ｃあるいはカーボン膜８ｃから放出された電子が衝突す
ることによって蛍光を発する部材である。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明の第１の効果は、
高電子放出密度が得られることである。その理由は、電
子放出部となる冷陰極部を、電子放出部として機能する
ダイヤモンド結晶と、電子輸送経路となる微結晶ダイヤ
モンド、グラファイト、無定形炭素、アモルファスカー
ボンあるいはダイヤモンドライクカーボンとから構成し
ているからである。

【００３１】本発明の第２の効果は、低電界で電子放出
可能なことである。その理由は、電子放出部となる冷陰
極部をＣＶＤ法で作製することにより、下部電極がラジ
カル、イオンに晒されて反応し、界面に極薄いカーバイ
トが形成され、これにより電気的接触を得ることができ
るからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電界放出型冷
陰極を示した模式的断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態で用いた電子放出部
のラマン分光測定結果である。

【図３】ダイヤモンド結晶の体積比と電子放出密度との
関係を示したグラフである。

【図４】高電子放出が得られる冷陰極部のラマン分光測
定と波形分離を行った結果である。

【図５】十分な電子放出が得られない冷陰極部のラマン
分光測定結果である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る電界放出型冷
陰極を示した模式的断面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る電界放出型冷
陰極を示した模式的断面図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ・・・・ダイヤモンド結晶２ａ，２ｂ・・・・微結晶ダイヤモンド３ａ，３ｃ・・・・絶縁板４ａ，４ｂ，４ｃ・・・・下部電極５ａ，５ｂ，５ｃ・・・・絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃ・・・・上部電極７ａ，７ｂ，７ｃ・・・・蛍光板８ｃ・・・・カーボン膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出部が結晶ダイヤモンドと微結晶
ダイヤモンドからなることを特徴とする電界放出型冷陰
極。
【請求項２】電子放出部が結晶ダイヤモンドと微結晶
ダイヤモンドからなり、かつ、結晶ダイヤモンドが下部
電極から成長しているとともに、結晶ダイヤモンドの上
部が微結晶ダイヤモンドからなる層より突出しているこ
とを特徴とする電界放出型冷陰極。
【請求項３】電子放出部の結晶ダイヤモンドの体積比
［（結晶ダイヤモンド／（微結晶ダイヤモンド＋結晶ダ
イヤモンド））×１００］が５％以上９５％以下である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電界放出型冷
陰極。
【請求項４】Ｈｅ−Ｎｅレーザー（λ＝６３２．８ｎ
ｍ）を使い、電子放出部のラマン分光測定を行った際、
ダイヤモンドである１３３５ｃｍ^-1のピークのほかに、
１１５０〜１２００ｃｍ^-1と１４２０〜１５００ｃｍ^-1
にピークがあることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か１項に記載の電界放出型冷陰極。
【請求項５】Ｈｅ−Ｎｅレーザー（λ＝６３２．８ｎ
ｍ）を使い、電子放出部のラマン分光測定を行った際、
ダイヤモンドである１３３５ｃｍ^-1のピークのほかに、
１１５０〜１２００ｃｍ^-1にピークがあることを特徴と
する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電界放出型冷
陰極。
【請求項６】Ｈｅ−Ｎｅレーザー（λ＝６３２．８ｎ
ｍ）を使い、電子放出部のラマン分光測定を行った際、
ダイヤモンドである１３３５ｃｍ^-1のピークのほかに、
１４２０〜１５００ｃｍ^-1にピークがあることを特徴と
する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電界放出型冷
陰極。
【請求項７】電子放出部が結晶ダイヤモンドと微結晶
ダイヤモンドからなり、結晶ダイヤモンドが微結晶ダイ
ヤモンド膜上に点在することを特徴とする電界放出型冷
陰極。
【請求項８】電子放出部が結晶ダイヤモンドと、グラ
ファイト、無定形炭素、アモルファスカーボンあるいは
ダイヤモンドライクカーボンからなることを特徴とする
電界放出型冷陰極。
【請求項９】電子放出部が結晶ダイヤモンドと、グラ
ファイト、無定形炭素、アモルファスカーボンあるいは
ダイヤモンドライクカーボンからなり、結晶ダイヤモン
ドの上部がグラファイト、無定形炭素、アモルファスカ
ーボンあるいはダイヤモンドライクカーボンからなる層
より突出していることを特徴とする電界放出型冷陰極。