JP2001283722A - 電子放出薄膜の製造方法 - Google Patents
電子放出薄膜の製造方法Info
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- JP2001283722A JP2001283722A JP2000099394A JP2000099394A JP2001283722A JP 2001283722 A JP2001283722 A JP 2001283722A JP 2000099394 A JP2000099394 A JP 2000099394A JP 2000099394 A JP2000099394 A JP 2000099394A JP 2001283722 A JP2001283722 A JP 2001283722A
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- Japan
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- manufacturing
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電界放出のためのしきい電圧が低く、電流量
を大きくとることが可能な電子放出膜を形成すること。 【構成】 ダイヤモンド薄膜にイオン注入を行い、薄膜
に部分的にグラファイト領域を設けることを特徴とする
電子放出材料の製造方法。
を大きくとることが可能な電子放出膜を形成すること。 【構成】 ダイヤモンド薄膜にイオン注入を行い、薄膜
に部分的にグラファイト領域を設けることを特徴とする
電子放出材料の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超小形の増幅器
（バキュームマイクロエレクトロニクス分野）やフィー
ルドエミッションディスプレイの画素用微小電子放出源
等として使用が可能である電子放出膜の製造方法に関
し、特にしきい電圧が低く、高い電子放出電流を得るこ
とを可能とする電子放出膜の形成を可能にする技術に関
する。
（バキュームマイクロエレクトロニクス分野）やフィー
ルドエミッションディスプレイの画素用微小電子放出源
等として使用が可能である電子放出膜の製造方法に関
し、特にしきい電圧が低く、高い電子放出電流を得るこ
とを可能とする電子放出膜の形成を可能にする技術に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドを用いた従来の電子放出膜
の製造方法は、ダイヤモンドそのものの低い仕事関数を
利用して低い電圧で電子を空間に放出させることを特徴
としていた。このため、仕事関数が低い、結晶性に優れ
たダイヤモンド薄膜を形成していた。
の製造方法は、ダイヤモンドそのものの低い仕事関数を
利用して低い電圧で電子を空間に放出させることを特徴
としていた。このため、仕事関数が低い、結晶性に優れ
たダイヤモンド薄膜を形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これら、従来の結晶性
に優れた膜では膜そのものの導電率が低く、表面近傍の
電子が放出された後に基板からの電子が表面に到達しに
くい。そのため、大きな放出電流を得ることができな
い。また、薄膜の結晶性が低下すれば導電率が増加して
表面近傍に供給できる電子の量は増加するが、ダイヤモ
ンドの特徴である、仕事関数が低いという性質が失わ
れ、電子の放出に必要なしきい電圧が増加し、結局低い
電圧では大きな放出電流が得られないという重大な問題
点があった。
に優れた膜では膜そのものの導電率が低く、表面近傍の
電子が放出された後に基板からの電子が表面に到達しに
くい。そのため、大きな放出電流を得ることができな
い。また、薄膜の結晶性が低下すれば導電率が増加して
表面近傍に供給できる電子の量は増加するが、ダイヤモ
ンドの特徴である、仕事関数が低いという性質が失わ
れ、電子の放出に必要なしきい電圧が増加し、結局低い
電圧では大きな放出電流が得られないという重大な問題
点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、イオン注入を
行うことにより、良質なダイヤモンド薄膜中に部分的に
円柱状のグラファイト領域を多数設けることで、電子の
供給を行う円柱状の領域と電子放出率が高い良質なダイ
ヤモンドの領域をミクロスケールで混在化させ、基板か
ら表面近傍への電子の輸送を高効率で行い、かつ結晶性
のよいダイヤモンド領域から低いしきい電圧で高い放出
電流を得ることを特徴とする電子放出材料の製造方法で
ある。
行うことにより、良質なダイヤモンド薄膜中に部分的に
円柱状のグラファイト領域を多数設けることで、電子の
供給を行う円柱状の領域と電子放出率が高い良質なダイ
ヤモンドの領域をミクロスケールで混在化させ、基板か
ら表面近傍への電子の輸送を高効率で行い、かつ結晶性
のよいダイヤモンド領域から低いしきい電圧で高い放出
電流を得ることを特徴とする電子放出材料の製造方法で
ある。
【０００５】グラファイト領域の直径と深さはイオン
種、加速エネルギーにより制御できる。基板を過熱しな
がらイオン注入を行うことで、膜中に形成される円柱上
のグラファイト領域の直径を制御することも可能であ
る。また、イオン注入量により膜表面でのグラファイト
領域の数密度を制御することができる。
種、加速エネルギーにより制御できる。基板を過熱しな
がらイオン注入を行うことで、膜中に形成される円柱上
のグラファイト領域の直径を制御することも可能であ
る。また、イオン注入量により膜表面でのグラファイト
領域の数密度を制御することができる。
【０００６】
【作用】ダイヤモンドは、低い仕事関数で電子を放出さ
せるよう作用する。ダイヤモンド薄膜へのイオン注入に
より形成した部分的なグラファイト領域は基板から表面
近傍への電子の供給路として作用する。グラファイト領
域の形成においてイオン注入技術を用いることは、グラ
ファイト領域のサイズと数密度をイオン種、加速エネル
ギー、注入量、イオン注入時の基板温度といったイオン
注入の諸条件により精密に制御するよう作用する。
せるよう作用する。ダイヤモンド薄膜へのイオン注入に
より形成した部分的なグラファイト領域は基板から表面
近傍への電子の供給路として作用する。グラファイト領
域の形成においてイオン注入技術を用いることは、グラ
ファイト領域のサイズと数密度をイオン種、加速エネル
ギー、注入量、イオン注入時の基板温度といったイオン
注入の諸条件により精密に制御するよう作用する。
【０００７】
【実施例】実施例１ 以下に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。図１
は、本発明の電子放出膜の製造方法を示す概略図であ
る。図１（ａ）に示すように、ＣＶＤ法によりｐ型Ｓｉ
基板１上に膜厚１μｍのｐ型ダイヤモンド薄膜２を堆積
し、その上に真性ダイヤモンド薄膜３を厚み１００ｎｍ
となるように堆積した。さらに、この基板１を真空中で
２５０℃に過熱しながら真性ダイヤモンド薄膜３にイオ
ンビーム４によりイオン注入を行った。イオン種はＣ+
イオンを用い、イオンの加速エネルギーは１００ｋｅ
Ｖ、イオン注入量は１×１０13ｉｏｎｓ／ｃｍ2 であっ
た。イオン注入後には、図１（ｂ）に示すように、円柱
状のグラファイト領域５が多数形成された。
は、本発明の電子放出膜の製造方法を示す概略図であ
る。図１（ａ）に示すように、ＣＶＤ法によりｐ型Ｓｉ
基板１上に膜厚１μｍのｐ型ダイヤモンド薄膜２を堆積
し、その上に真性ダイヤモンド薄膜３を厚み１００ｎｍ
となるように堆積した。さらに、この基板１を真空中で
２５０℃に過熱しながら真性ダイヤモンド薄膜３にイオ
ンビーム４によりイオン注入を行った。イオン種はＣ+
イオンを用い、イオンの加速エネルギーは１００ｋｅ
Ｖ、イオン注入量は１×１０13ｉｏｎｓ／ｃｍ2 であっ
た。イオン注入後には、図１（ｂ）に示すように、円柱
状のグラファイト領域５が多数形成された。
【０００８】この試料の裏面に電極を形成し、真空中で
薄膜に垂直に針を接近させ、基板１と針との間の電流電
圧特性を評価したところ、イオン注入を行わない場合と
比較して、電界放出のためのしきい電圧を低く保ったま
ま、電流量を大きくとることができる電子放出膜を形成
することができたことが分かった。
薄膜に垂直に針を接近させ、基板１と針との間の電流電
圧特性を評価したところ、イオン注入を行わない場合と
比較して、電界放出のためのしきい電圧を低く保ったま
ま、電流量を大きくとることができる電子放出膜を形成
することができたことが分かった。
【０００９】
【発明の効果】本発明により、電界放出のためのしきい
電圧が低く、電流量を大きくとることが可能な電子放出
膜を形成することができる。
電圧が低く、電流量を大きくとることが可能な電子放出
膜を形成することができる。
【図１】本発明の電子放出膜の製造方法の一実施例を示
す概略図である。
す概略図である。
ｌ ｐ型Ｓｉ基板 ２ ｐ型ダイヤモンド薄膜 ３ 真性ダイヤモンド薄膜 ４ 注入イオン ５ グラファイト領域
Claims (1)
- 【請求項１】 ダイヤモンド薄膜にイオン注入を行い、
薄膜に部分的にグラファイト領域を設けることを特徴と
する電子放出材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000099394A JP2001283722A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 電子放出薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000099394A JP2001283722A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 電子放出薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001283722A true JP2001283722A (ja) | 2001-10-12 |
Family
ID=18613755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000099394A Pending JP2001283722A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 電子放出薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001283722A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005294005A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Toshiba Corp | 熱陰極およびその製造方法、ならびに放電灯 |
-
2000
- 2000-03-31 JP JP2000099394A patent/JP2001283722A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005294005A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Toshiba Corp | 熱陰極およびその製造方法、ならびに放電灯 |
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