JP2003257359A - 炭素ナノチューブを含む電子増幅器及びその製造方法 - Google Patents
炭素ナノチューブを含む電子増幅器及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭素ナノチューブを含む電子増幅器及びその
製造方法を提供する。 【解決手段】 複数の貫通孔32が形成された基板33
と、貫通孔32の内壁に形成される抵抗層35と、抵抗
層35上に形成され、炭素ナノチューブ45を含む電子
放出層37と、基板33の上部及び下部に形成される電
極層31とを備えた電子増幅器として構成する。前記電
子増幅器において、電子放出層37は、2次電子放出係
数の大きい酸化物系材料またはフッ化物系材料のうち何
れか1種で構成されることを特徴とする。これにより、
2次電子放出特性に優れた電子増幅器を提供し、大型表
示素子が容易に製造できる電子増幅器の製造方法を提供
することができる。
製造方法を提供する。 【解決手段】 複数の貫通孔32が形成された基板33
と、貫通孔32の内壁に形成される抵抗層35と、抵抗
層35上に形成され、炭素ナノチューブ45を含む電子
放出層37と、基板33の上部及び下部に形成される電
極層31とを備えた電子増幅器として構成する。前記電
子増幅器において、電子放出層37は、2次電子放出係
数の大きい酸化物系材料またはフッ化物系材料のうち何
れか1種で構成されることを特徴とする。これにより、
2次電子放出特性に優れた電子増幅器を提供し、大型表
示素子が容易に製造できる電子増幅器の製造方法を提供
することができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子増幅器及びそ
の製造方法に係り、より詳細には、炭素ナノチューブを
含む電子増幅器及びその製造方法に関する。
の製造方法に係り、より詳細には、炭素ナノチューブを
含む電子増幅器及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子増幅器は、2次電子の放出を行わせ
るために、2次電子放出層を備えている。また、電子増
幅器の動作は、1次電子が加速されて2次電子放出層に
衝突すれば、表面に存在する束縛電子がこの1次電子の
運動エネルギーを吸収して2次電子として放出される原
理に基づいている。
るために、2次電子放出層を備えている。また、電子増
幅器の動作は、1次電子が加速されて2次電子放出層に
衝突すれば、表面に存在する束縛電子がこの1次電子の
運動エネルギーを吸収して2次電子として放出される原
理に基づいている。
【0003】電子増幅器は、一般に、質量分析器、表面
分析器、エネルギー分析器等の計測機器に用いられ、ま
た、その他の応用として、ナイトゴーグル、ディスプレ
ー素子等にも用いられている。
分析器、エネルギー分析器等の計測機器に用いられ、ま
た、その他の応用として、ナイトゴーグル、ディスプレ
ー素子等にも用いられている。
【0004】図1Aは、従来の電子増幅器の構造を模式
的に示す断面図である。図1Aに示すように、従来の電
子増幅器10は、基板13と、基板の上部及び下部に積
層されている電極層14及び電極層15と、電極層14
及び電極層15と垂直な方向に形成された貫通孔11
と、貫通孔11の内壁に沿って形成された抵抗層16
と、抵抗層16を被覆するように形成された電子放出層
17とを備えて構成されている。
的に示す断面図である。図1Aに示すように、従来の電
子増幅器10は、基板13と、基板の上部及び下部に積
層されている電極層14及び電極層15と、電極層14
及び電極層15と垂直な方向に形成された貫通孔11
と、貫通孔11の内壁に沿って形成された抵抗層16
と、抵抗層16を被覆するように形成された電子放出層
17とを備えて構成されている。
【0005】図1Bは、従来の電子増幅器の製造方法を
模式的に示す斜視図である。図1Bの(a)に示される
ように、まず、化学的エッチング液に溶けるコアガラス
22と、化学的エッチング液に溶けない鉛ガラス21と
を準備する。次に、図1Bの(b)に示すように、コア
ガラス22を鉛ガラス21に嵌め込み、単一のガラス棒
23を得る。そして、図1Bの(c)に示すように、単
一のガラス棒23を引張り、細いガラスファイバ23’
を得る。さらに、図1Bの(d)に示すように、ガラス
ファイバ23’を束ねて、六角形の束24を形成する。
そして、図1Bの(e)に示すように、六角形の束24
を引張り、細い六角形の多重のファイバ25を得る。そ
して、多重のファイバ25を束ね、ガラススキンに付着
させて、図1Bの(f)に示すような束26を形成す
る。それから、図1Bの(g)に示すように、束26を
薄く切断して、ウェーハ27が形成される。
模式的に示す斜視図である。図1Bの(a)に示される
ように、まず、化学的エッチング液に溶けるコアガラス
22と、化学的エッチング液に溶けない鉛ガラス21と
を準備する。次に、図1Bの(b)に示すように、コア
ガラス22を鉛ガラス21に嵌め込み、単一のガラス棒
23を得る。そして、図1Bの(c)に示すように、単
一のガラス棒23を引張り、細いガラスファイバ23’
を得る。さらに、図1Bの(d)に示すように、ガラス
ファイバ23’を束ねて、六角形の束24を形成する。
そして、図1Bの(e)に示すように、六角形の束24
を引張り、細い六角形の多重のファイバ25を得る。そ
して、多重のファイバ25を束ね、ガラススキンに付着
させて、図1Bの(f)に示すような束26を形成す
る。それから、図1Bの(g)に示すように、束26を
薄く切断して、ウェーハ27が形成される。
【0006】次に、このウェーハ27の表面を研磨し
て、適当なエッチング液を用いてガラスファイバ23’
のコアガラス22をエッチングする。それから、ウェー
ハ27に対し、ガラスファイバ23’の内壁の2次電子
放出特性を増加させる化学的処理を行った後、ウェーハ
27を、水素雰囲気の焼成炉で還元させる(図1Bの
(h)から(j)を参照)。
て、適当なエッチング液を用いてガラスファイバ23’
のコアガラス22をエッチングする。それから、ウェー
ハ27に対し、ガラスファイバ23’の内壁の2次電子
放出特性を増加させる化学的処理を行った後、ウェーハ
27を、水素雰囲気の焼成炉で還元させる(図1Bの
(h)から(j)を参照)。
【0007】前記還元の過程において、ガラス表面の酸
化鉛は導電性鉛と水とに変わり、鉛粒子は塊になる。温
度が高すぎると、鉛粒子の塊化過程が新たな鉛粒子の形
成過程より優勢になる。このような状態においては、2
つの電極間の抵抗は、鉛粒子で決定されるのではなく、
焼成炉の温度で決定されるようになる。
化鉛は導電性鉛と水とに変わり、鉛粒子は塊になる。温
度が高すぎると、鉛粒子の塊化過程が新たな鉛粒子の形
成過程より優勢になる。このような状態においては、2
つの電極間の抵抗は、鉛粒子で決定されるのではなく、
焼成炉の温度で決定されるようになる。
【0008】最後に、インコネルまたはニクロムの電極
が、ウェーハ27上に形成されて、マイクロ・チャンネ
ル・プレート(Micro−Channel Plat
e;MCP)が出来上がる。
が、ウェーハ27上に形成されて、マイクロ・チャンネ
ル・プレート(Micro−Channel Plat
e;MCP)が出来上がる。
【0009】電子増幅器の電気的動作特性は、主にその
抵抗で決まるので、結局、貫通孔の長さと直径の比率で
決定されることになる。また、従来の電子増幅器では、
所望の電子放出効率、例えば、1次電子放出効率の約1
03ないし105倍の電子放出効率を獲得することは難し
い。
抵抗で決まるので、結局、貫通孔の長さと直径の比率で
決定されることになる。また、従来の電子増幅器では、
所望の電子放出効率、例えば、1次電子放出効率の約1
03ないし105倍の電子放出効率を獲得することは難し
い。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】前記問題点を解決する
ために、本発明の目的は、2次電子放出特性に優れた電
子増幅器を提供し、大型表示素子が容易に製造できる電
子増幅器の製造方法を提供することである。
ために、本発明の目的は、2次電子放出特性に優れた電
子増幅器を提供し、大型表示素子が容易に製造できる電
子増幅器の製造方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】(1) 前記問題点を解
決するための本発明に係る電子増幅器は、複数の貫通孔
が形成された基板と、前記貫通孔の内壁に形成される抵
抗層と、前記抵抗層上に形成され、炭素ナノチューブを
含む電子放出層と、前記基板の上部及び下部に形成され
る電極層とを備えて構成される。
決するための本発明に係る電子増幅器は、複数の貫通孔
が形成された基板と、前記貫通孔の内壁に形成される抵
抗層と、前記抵抗層上に形成され、炭素ナノチューブを
含む電子放出層と、前記基板の上部及び下部に形成され
る電極層とを備えて構成される。
【0012】(2) 本発明は、前記電子増幅器におい
て、前記電子放出層が、2次電子放出係数の大きい酸化
物系材料またはフッ化物系材料のうち何れか1種で構成
されることが望ましい。
て、前記電子放出層が、2次電子放出係数の大きい酸化
物系材料またはフッ化物系材料のうち何れか1種で構成
されることが望ましい。
【0013】(3) 本発明は、前記電子増幅器におい
て、前記酸化物系材料が、MgO、SiO2及びLa2O
3からなる群の中から選択された1種で構成されること
が望ましい。
て、前記酸化物系材料が、MgO、SiO2及びLa2O
3からなる群の中から選択された1種で構成されること
が望ましい。
【0014】(4) 本発明は、前記電子増幅器におい
て、前記フッ化物系材料が、CaF 2及びMgF2のうち
何れか1種で構成されることが望ましい。
て、前記フッ化物系材料が、CaF 2及びMgF2のうち
何れか1種で構成されることが望ましい。
【0015】(5) 本発明は、前記電子増幅器におい
て、前記基板が、ガラス、Al2O3を含むセラミック
ス、Cu及びSiからなる群の中から選択された1種で
構成されることが望ましい。
て、前記基板が、ガラス、Al2O3を含むセラミック
ス、Cu及びSiからなる群の中から選択された1種で
構成されることが望ましい。
【0016】(6) 本発明は、前記電子増幅器の製造
方法において、基板に貫通孔を形成する段階と、前記貫
通孔の内壁に抵抗層を形成する段階と、2次電子放出係
数の大きい物質のゾル・ゲル溶液に、炭素ナノチューブ
を添加する段階と、前記ゾル・ゲル溶液に、前記貫通孔
及び前記抵抗層が形成された前記基板を浸し、前記抵抗
層上に前記電子放出層を形成する段階と、前記貫通孔が
設けられ、前記抵抗層及び前記電子放出層が形成された
基板を焼成する段階と、前記貫通孔と垂直になるよう
に、前記基板の上部及び下部に電極層を形成する段階と
を備えて構成される。
方法において、基板に貫通孔を形成する段階と、前記貫
通孔の内壁に抵抗層を形成する段階と、2次電子放出係
数の大きい物質のゾル・ゲル溶液に、炭素ナノチューブ
を添加する段階と、前記ゾル・ゲル溶液に、前記貫通孔
及び前記抵抗層が形成された前記基板を浸し、前記抵抗
層上に前記電子放出層を形成する段階と、前記貫通孔が
設けられ、前記抵抗層及び前記電子放出層が形成された
基板を焼成する段階と、前記貫通孔と垂直になるよう
に、前記基板の上部及び下部に電極層を形成する段階と
を備えて構成される。
【0017】(7) 本発明は、前記電子増幅器の製造
方法において、前記電子放出層が、2次電子放出係数の
大きい酸化物系材料またはフッ化物系材料のうち何れか
1種で構成されることが望ましい。
方法において、前記電子放出層が、2次電子放出係数の
大きい酸化物系材料またはフッ化物系材料のうち何れか
1種で構成されることが望ましい。
【0018】(8) 本発明は、前記電子増幅器の製造
方法において、前記酸化物系材料が、MgO、SiO2
及びLa2O3からなる群の中から選択された1種で構成
されることが望ましい。
方法において、前記酸化物系材料が、MgO、SiO2
及びLa2O3からなる群の中から選択された1種で構成
されることが望ましい。
【0019】(9) 本発明は、前記電子増幅器の製造
方法において、前記フッ化物系材料が、CaF2及びM
gF2のうち何れか1種で構成されることが望ましい。
方法において、前記フッ化物系材料が、CaF2及びM
gF2のうち何れか1種で構成されることが望ましい。
【0020】(10) 本発明は、前記電子増幅器の製
造方法において、前記基板が、ガラス、Al2O3を含む
セラミックス、Cu及びSiからなる群の中から選択さ
れた1種で構成されることが望ましい。
造方法において、前記基板が、ガラス、Al2O3を含む
セラミックス、Cu及びSiからなる群の中から選択さ
れた1種で構成されることが望ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明に係
る炭素ナノチューブを含む電子増幅器の好ましい実施形
態と、前記電子増幅器の製造方法について詳細に説明す
る。但し、同じ構成要素に対しては同じ参照符号を付し
ている。
る炭素ナノチューブを含む電子増幅器の好ましい実施形
態と、前記電子増幅器の製造方法について詳細に説明す
る。但し、同じ構成要素に対しては同じ参照符号を付し
ている。
【0022】図2は、本発明に係る一実施形態の炭素ナ
ノチューブを含む電子増幅器の断面構造を模式的に示す
斜視図である。図2に示すように、本発明の実施例に係
る炭素ナノチューブを含む電子増幅器は、基板33と、
基板33に形成された複数の貫通孔32と、各々の貫通
孔32の内壁に形成された抵抗層35と、抵抗層35上
に積層され、炭素ナノチューブ45を含む電子放出層3
7と、基板33の上下部に貫通孔32と垂直な方向に形
成された電極層31とを備えて構成される。
ノチューブを含む電子増幅器の断面構造を模式的に示す
斜視図である。図2に示すように、本発明の実施例に係
る炭素ナノチューブを含む電子増幅器は、基板33と、
基板33に形成された複数の貫通孔32と、各々の貫通
孔32の内壁に形成された抵抗層35と、抵抗層35上
に積層され、炭素ナノチューブ45を含む電子放出層3
7と、基板33の上下部に貫通孔32と垂直な方向に形
成された電極層31とを備えて構成される。
【0023】ここで、基板33は、ガラス、Al2O3を
含むセラミックス、Cu及びSiからなる群の中から選
択された1種で構成されることが望ましい。
含むセラミックス、Cu及びSiからなる群の中から選
択された1種で構成されることが望ましい。
【0024】抵抗層35は、上部及び下部の電極層31
の電気的短絡を妨げ、電源(図示せず)から印加される
電圧に対応して、電子放出層37への適切な電子を供給
するのに充分な抵抗を有する金属酸化物で形成されるこ
とが望ましい。なお、具体的な形成方法については、後
記する。
の電気的短絡を妨げ、電源(図示せず)から印加される
電圧に対応して、電子放出層37への適切な電子を供給
するのに充分な抵抗を有する金属酸化物で形成されるこ
とが望ましい。なお、具体的な形成方法については、後
記する。
【0025】電子放出層37は、2次電子放出効率の高
い酸化物系材料またはフッ化物系材料と、炭素ナノチュ
ーブ45とを含んで構成される。2次電子放出特性係数
は、ここでは、入射される1次電子数に対する放出され
る2次電子数の比を表す。
い酸化物系材料またはフッ化物系材料と、炭素ナノチュ
ーブ45とを含んで構成される。2次電子放出特性係数
は、ここでは、入射される1次電子数に対する放出され
る2次電子数の比を表す。
【0026】炭素ナノチューブ45は、ナノサイズの黒
鉛面が円筒形に巻かれた物質であり、その形状及び大き
さによって独特な物理的性質を有することが知られてい
る。1998年、フランク(Frank)は、SPM
(Scanning Probing Microsco
py)を用いて、炭素ナノ繊維を液体に浸して導電性を
測定した結果、炭素ナノチューブ45が量子挙動を示
し、かつ画期的な導電性を有すると報告した。フランク
等及びアボリス等は、前記炭素ナノチューブが、各々1
07A/cm2以上及び1013A/cm2以上の安定した
電流密度を持つことを観察した。
鉛面が円筒形に巻かれた物質であり、その形状及び大き
さによって独特な物理的性質を有することが知られてい
る。1998年、フランク(Frank)は、SPM
(Scanning Probing Microsco
py)を用いて、炭素ナノ繊維を液体に浸して導電性を
測定した結果、炭素ナノチューブ45が量子挙動を示
し、かつ画期的な導電性を有すると報告した。フランク
等及びアボリス等は、前記炭素ナノチューブが、各々1
07A/cm2以上及び1013A/cm2以上の安定した
電流密度を持つことを観察した。
【0027】炭素ナノチューブ45は、前記したように
優れた電気的特性を持つため、炭素ナノチューブ45の
電子放出特性を用いて、ディスプレー素子、電子銃、リ
チウム電池、トランジスタなどを製造する研究が、最近
活発に進行しつつある。
優れた電気的特性を持つため、炭素ナノチューブ45の
電子放出特性を用いて、ディスプレー素子、電子銃、リ
チウム電池、トランジスタなどを製造する研究が、最近
活発に進行しつつある。
【0028】そこで、本発明の実施例に係る電子増幅器
に使われる炭素ナノチューブ45は、アーク放電法、レ
ーザー蒸発法、プラズマ化学気相蒸着法(Plasma
Enhanced Chemical Vapor De
postion;PECVD)、熱化学気相蒸着法(T
hermal Chemical Vapor Depo
stion;TCVD)、気相成長法などを用いて製造
されることが望ましい。
に使われる炭素ナノチューブ45は、アーク放電法、レ
ーザー蒸発法、プラズマ化学気相蒸着法(Plasma
Enhanced Chemical Vapor De
postion;PECVD)、熱化学気相蒸着法(T
hermal Chemical Vapor Depo
stion;TCVD)、気相成長法などを用いて製造
されることが望ましい。
【0029】電子放出層37を構成する2次電子放出特
性係数の高い物質のうち、酸化物系材料としては、例え
ば、MgO、SiO2及びLa2O3などがあり、フッ化
物系材料としてはMgF2及びCaF2などがある。な
お、具体的な形成方法については、後記する。
性係数の高い物質のうち、酸化物系材料としては、例え
ば、MgO、SiO2及びLa2O3などがあり、フッ化
物系材料としてはMgF2及びCaF2などがある。な
お、具体的な形成方法については、後記する。
【0030】電子放出層37の表面を構成している原子
の電子は、外部から入射される1次電子が電子放出層3
7の表面に衝突する時に、1次電子の運動エネルギーを
受けてクーロン引力を乗越えて電子放出層37の表面か
ら放出される。この電子が1次電子の運動エネルギーを
受けて放出されるので、これを2次電子と称する。電子
放出層37の2次電子放出特性係数が大きいほどさらに
多くの2次電子が放出される。2次電子の放出数は、2
次電子の連続的な流れに基づく電流の測定値から算出さ
れる。
の電子は、外部から入射される1次電子が電子放出層3
7の表面に衝突する時に、1次電子の運動エネルギーを
受けてクーロン引力を乗越えて電子放出層37の表面か
ら放出される。この電子が1次電子の運動エネルギーを
受けて放出されるので、これを2次電子と称する。電子
放出層37の2次電子放出特性係数が大きいほどさらに
多くの2次電子が放出される。2次電子の放出数は、2
次電子の連続的な流れに基づく電流の測定値から算出さ
れる。
【0031】図3Aから図3Cは、本発明に係る一実施
形態の炭素ナノチューブを含む電子増幅器を示す写真で
ある。以下において、前記電子増幅器の詳細を、図3A
から図3Cに基づいて順次説明する。
形態の炭素ナノチューブを含む電子増幅器を示す写真で
ある。以下において、前記電子増幅器の詳細を、図3A
から図3Cに基づいて順次説明する。
【0032】図3Aは、前記電子増幅器を上から見た写
真であり、前記電子増幅器の上部面を示している。ま
た、図3Bは、図3AのA部を拡大した写真であり、図
3Cは、図3BのB部を拡大した写真である。図3Cに
おいて、符号33は基板であるAl2O3を、符号35は
抵抗層であるCuAl2O4を、符号37は電子放出層で
あるSiO2層またはMgO層を各々示す。
真であり、前記電子増幅器の上部面を示している。ま
た、図3Bは、図3AのA部を拡大した写真であり、図
3Cは、図3BのB部を拡大した写真である。図3Cに
おいて、符号33は基板であるAl2O3を、符号35は
抵抗層であるCuAl2O4を、符号37は電子放出層で
あるSiO2層またはMgO層を各々示す。
【0033】図4Aから図4E、及び図5は、本発明に
係る一実施形態の炭素ナノチューブを含む電子増幅器の
製造方法を示す図面である。以下において、前記電子増
幅器の製造方法の詳細を、図4Aから図4Eに基づいて
順次説明する。
係る一実施形態の炭素ナノチューブを含む電子増幅器の
製造方法を示す図面である。以下において、前記電子増
幅器の製造方法の詳細を、図4Aから図4Eに基づいて
順次説明する。
【0034】まず、Al2O3のペーストを混合して図4
Aに示されたような基板33を形成した後、乾燥させ
る。乾燥したAl2O3の基板33は、ある程度の柔らか
さを有するため、図4Bに示すように、貫通孔32が容
易に形成される。
Aに示されたような基板33を形成した後、乾燥させ
る。乾燥したAl2O3の基板33は、ある程度の柔らか
さを有するため、図4Bに示すように、貫通孔32が容
易に形成される。
【0035】次に、貫通孔32が形成された基板33を
圧縮して薄板にした後、図4Cに示されるように、複数
枚の基板33を積層する。積層された基板33を焼成す
ることにより、図4Dに示すような前記電子増幅器の基
本構造部30が形成される。
圧縮して薄板にした後、図4Cに示されるように、複数
枚の基板33を積層する。積層された基板33を焼成す
ることにより、図4Dに示すような前記電子増幅器の基
本構造部30が形成される。
【0036】電子ビーム、スパッタリング(蒸着)、ま
たはメッキなどの方法を用いて、基本構造部30にCu
またはNiを蒸着させた後、焼成することにより、Cu
Al 2O4、CuOまたはNiAl2O4が貫通孔32の内
壁に沿って生成し、図4Eに示される抵抗層35が形成
される。
たはメッキなどの方法を用いて、基本構造部30にCu
またはNiを蒸着させた後、焼成することにより、Cu
Al 2O4、CuOまたはNiAl2O4が貫通孔32の内
壁に沿って生成し、図4Eに示される抵抗層35が形成
される。
【0037】図5は、本発明に係る一実施形態の炭素ナ
ノチューブを含む電子増幅器の製造方法を説明する図4
Aから図4Eに示す工程を経て製造された基本構造部3
0に、前記電子放出層を形成する過程を示している。
ノチューブを含む電子増幅器の製造方法を説明する図4
Aから図4Eに示す工程を経て製造された基本構造部3
0に、前記電子放出層を形成する過程を示している。
【0038】図5に示すように、2次電子放出特性に優
れた物質のゾル・ゲル溶液として、例えば、SiO2ま
たはMgOを含有するゾル・ゲル溶液43を容器41内
に供給する。次に、このゾル・ゲル溶液43に炭素ナノ
チューブ45を分散させる。このゾル・ゲル溶液43
に、図4Eで形成された基本構造部30を浸漬し、低温
で短時間に焼成することにより、抵抗層35の表面に沿
って炭素ナノチューブ45を含む電子放出層37が形成
され、図2に示す本発明に係る一実施形態の電子増幅器
30’が製造される。
れた物質のゾル・ゲル溶液として、例えば、SiO2ま
たはMgOを含有するゾル・ゲル溶液43を容器41内
に供給する。次に、このゾル・ゲル溶液43に炭素ナノ
チューブ45を分散させる。このゾル・ゲル溶液43
に、図4Eで形成された基本構造部30を浸漬し、低温
で短時間に焼成することにより、抵抗層35の表面に沿
って炭素ナノチューブ45を含む電子放出層37が形成
され、図2に示す本発明に係る一実施形態の電子増幅器
30’が製造される。
【0039】次に、ゾル・ゲル法による2次電子放出膜
の形成方法の一例について説明する。まず、1,3−プ
ロパンジオール(C3H8O2)、酢酸マグネシウム(M
g(CH3CO2)2・4H2O)及びMgOを混合させた
溶液を調合し、これに炭素ナノチューブ0.015gを
分散させて0.65MのMgO溶液を作製する。このゾ
ル・ゲル溶液43を用いて前記した製造方法により、シ
リコン基板上に2次電子放出膜が形成される。
の形成方法の一例について説明する。まず、1,3−プ
ロパンジオール(C3H8O2)、酢酸マグネシウム(M
g(CH3CO2)2・4H2O)及びMgOを混合させた
溶液を調合し、これに炭素ナノチューブ0.015gを
分散させて0.65MのMgO溶液を作製する。このゾ
ル・ゲル溶液43を用いて前記した製造方法により、シ
リコン基板上に2次電子放出膜が形成される。
【0040】図6は、本発明に係る一実施形態の炭素ナ
ノチューブを含む電子増幅器において、炭素ナノチュー
ブを含む前記2次電子放出膜の特性を実験的に検証した
結果を示すグラフである。図6において、2次電子放出
効率(δ)と、1次電子の正味エネルギー、すなわち、
1次電子エネルギー(Ep)とバイアス電位との差の関
係が示されている。ここで、2次電子放出効率(δ)
は、前記2次電子放出膜が形成された前記シリコン基板
に、1次電子を衝突させた後、2次電子がどのくらい多
く放出されているかを表す数値である。すなわち、2次
電子放出効率(δ)は、1次電子の示す電流に対する2
次電子の示す電流の比である。
ノチューブを含む電子増幅器において、炭素ナノチュー
ブを含む前記2次電子放出膜の特性を実験的に検証した
結果を示すグラフである。図6において、2次電子放出
効率(δ)と、1次電子の正味エネルギー、すなわち、
1次電子エネルギー(Ep)とバイアス電位との差の関
係が示されている。ここで、2次電子放出効率(δ)
は、前記2次電子放出膜が形成された前記シリコン基板
に、1次電子を衝突させた後、2次電子がどのくらい多
く放出されているかを表す数値である。すなわち、2次
電子放出効率(δ)は、1次電子の示す電流に対する2
次電子の示す電流の比である。
【0041】図6に示すように、前記正味エネルギーが
300eVである場合に、2次電子の放出効率が最も大
きく現れている。従って、前記した実験で示すように、
2次電子放出効率が最大となる前記正味エネルギーの領
域を、高効率の電子増幅器を提供するために用いること
が望ましい。
300eVである場合に、2次電子の放出効率が最も大
きく現れている。従って、前記した実験で示すように、
2次電子放出効率が最大となる前記正味エネルギーの領
域を、高効率の電子増幅器を提供するために用いること
が望ましい。
【0042】
【発明の効果】以上説明した通りに構成される本発明に
よれば、以下の効果を奏する。すなわち、本発明に係る
電子増幅器は、ゾル・ゲル溶液を用いて製造されるの
で、簡単で且つ低下の製造工程を提供することができ
る。また、低温で純粋且つ均質な電子放出層を形成でき
るので、大面積のディスプレー素子に好適な電子増幅器
を提供することができる。特に、電子放出層が、2次電
子放出特性に優れた物質に炭素ナノチューブを添加して
形成されるので、既存の電子放出層よりさらに高い2次
電子放出効果を得ることができる。
よれば、以下の効果を奏する。すなわち、本発明に係る
電子増幅器は、ゾル・ゲル溶液を用いて製造されるの
で、簡単で且つ低下の製造工程を提供することができ
る。また、低温で純粋且つ均質な電子放出層を形成でき
るので、大面積のディスプレー素子に好適な電子増幅器
を提供することができる。特に、電子放出層が、2次電
子放出特性に優れた物質に炭素ナノチューブを添加して
形成されるので、既存の電子放出層よりさらに高い2次
電子放出効果を得ることができる。
【0043】このように電子放出特性がより改良されて
いるため、1次電子電流を増加させずに、且つ貫通孔の
寸法を調節せずに、所望の2次電子放出効率を得ること
ができる。また、前記貫通孔の直径及び長さに対する制
限がなくなり、電子増幅器の製造における電気的な性能
を制御することが可能となった。
いるため、1次電子電流を増加させずに、且つ貫通孔の
寸法を調節せずに、所望の2次電子放出効率を得ること
ができる。また、前記貫通孔の直径及び長さに対する制
限がなくなり、電子増幅器の製造における電気的な性能
を制御することが可能となった。
【0044】以上、本発明を、図面を参照しながら本発
明に係る望ましい実施形態を参考として説明したが、こ
の実施形態は例示的なものに過ぎず、当業者であればこ
の実施形態より各種の変形及びこれと均等な実施形態を
創作することが可能であるという点を容易に理解するこ
とができる。例えば、本発明で用いられる2次電子放出
材料に代えて、2次電子放出特性に優れた他の材料を用
いることで、本発明の実施形態に係る電子増幅器及びそ
の製造方法を適用して電子増幅器を製造することも可能
である。本発明の真の技術範囲は、本明細書の特許請求
範囲によって決定されるべきである。
明に係る望ましい実施形態を参考として説明したが、こ
の実施形態は例示的なものに過ぎず、当業者であればこ
の実施形態より各種の変形及びこれと均等な実施形態を
創作することが可能であるという点を容易に理解するこ
とができる。例えば、本発明で用いられる2次電子放出
材料に代えて、2次電子放出特性に優れた他の材料を用
いることで、本発明の実施形態に係る電子増幅器及びそ
の製造方法を適用して電子増幅器を製造することも可能
である。本発明の真の技術範囲は、本明細書の特許請求
範囲によって決定されるべきである。
【図1A】従来の電子増幅器の構造を模式的に示す断面
図である。
図である。
【図1B】従来の電子増幅器の製造方法を模式的に示す
斜視図である。
斜視図である。
【図2】本発明に係る一実施形態の炭素ナノチューブを
含む電子増幅器の断面構造を模式的に示す斜視図であ
る。
含む電子増幅器の断面構造を模式的に示す斜視図であ
る。
【図3A】本発明に係る一実施形態の炭素ナノチューブ
を含む電子増幅器を上から見た写真である。
を含む電子増幅器を上から見た写真である。
【図3B】図3Aに示す本発明に係る一実施形態の炭素
ナノチューブを含む電子増幅器のA部を拡大した写真で
ある。
ナノチューブを含む電子増幅器のA部を拡大した写真で
ある。
【図3C】図3Bに示す本発明に係る一実施形態の炭素
ナノチューブを含む電子増幅器のB部を拡大した写真で
ある。
ナノチューブを含む電子増幅器のB部を拡大した写真で
ある。
【図4A】本発明に係る一実施形態の炭素ナノチューブ
を含む電子増幅器の製造方法のうち、電子放出膜の堆積
前段階におけるAl2O3の基板の図面である。
を含む電子増幅器の製造方法のうち、電子放出膜の堆積
前段階におけるAl2O3の基板の図面である。
【図4B】本発明に係る一実施形態の炭素ナノチューブ
を含む電子増幅器の製造方法のうち、電子放出膜の堆積
前段階における貫通孔の形成されたAl2O3の基板の図
面である。
を含む電子増幅器の製造方法のうち、電子放出膜の堆積
前段階における貫通孔の形成されたAl2O3の基板の図
面である。
【図4C】本発明に係る一実施形態の炭素ナノチューブ
を含む電子増幅器の製造方法のうち、電子放出膜の堆積
前段階における貫通孔の形成されたAl2O3の基板を積
層したものの断面図である。
を含む電子増幅器の製造方法のうち、電子放出膜の堆積
前段階における貫通孔の形成されたAl2O3の基板を積
層したものの断面図である。
【図4D】本発明に係る一実施形態の炭素ナノチューブ
を含む電子増幅器の製造方法のうち、電子放出膜の堆積
前段階における貫通孔の形成されたAl2O3の基板を積
層して形成された基本構造部を示す斜視図である。
を含む電子増幅器の製造方法のうち、電子放出膜の堆積
前段階における貫通孔の形成されたAl2O3の基板を積
層して形成された基本構造部を示す斜視図である。
【図4E】本発明に係る一実施形態の炭素ナノチューブ
を含む電子増幅器の製造方法のうち、電子放出膜の堆積
前段階における基本構造部に抵抗層を形成したことを示
す断面図である。
を含む電子増幅器の製造方法のうち、電子放出膜の堆積
前段階における基本構造部に抵抗層を形成したことを示
す断面図である。
【図5】本発明に係る一実施形態の炭素ナノチューブを
含む電子増幅器の製造方法のうち、電子放出膜の形成過
程を示す図面である。
含む電子増幅器の製造方法のうち、電子放出膜の形成過
程を示す図面である。
【図6】本発明に係る一実施形態の炭素ナノチューブを
含む電子増幅器において、炭素ナノチューブを含む2次
電子放出膜の1次電子の正味エネルギーに対する2次電
子放出効率(δ)を示すグラフである。
含む電子増幅器において、炭素ナノチューブを含む2次
電子放出膜の1次電子の正味エネルギーに対する2次電
子放出効率(δ)を示すグラフである。
31 電極層
32 貫通孔
33 基板
35 抵抗層
37 電子放出層
45 炭素ナノチューブ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 李 晶 姫
大韓民国 京畿道 城南市 盆唐区 下塔
洞 525番地 塔マウル 京南アパート
713棟 1002号
(72)発明者 兪 世 起
大韓民国 京畿道 城南市 盆唐区 書▲
見▼洞 299番地 孝子村 現代アパート
113棟 102号
(72)発明者 鄭 太 遠
大韓民国 ソウル特別市 中浪区 忘憂1
洞 92−28番地
(72)発明者 李 昌 洙
大韓民国 京畿道 烏山市 園洞 551番
地 泰栄アパート 102棟 1702号
Fターム(参考) 5C027 EE07 EE12
5C038 BB02 BB06
Claims (10)
- 【請求項1】 複数の貫通孔が形成された基板と、 前記貫通孔の内壁に形成される抵抗層と、 前記抵抗層上に形成され、炭素ナノチューブを含む電子
放出層と、 前記基板の上部及び下部に形成される電極層と、を備え
ることを特徴とする電子増幅器。 - 【請求項2】 前記電子放出層は、2次電子放出係数の
大きい酸化物系材料またはフッ化物系材料のうち何れか
1種で構成されることを特徴とする請求項1に記載の電
子増幅器。 - 【請求項3】 前記酸化物系材料は、MgO、SiO2
及びLa2O3からなる群の中から選択された1種で構成
されることを特徴とする請求項2に記載の電子増幅器。 - 【請求項4】 前記フッ化物系材料は、CaF2及びM
gF2のうち何れか1種で構成されることを特徴とする
請求項2に記載の電子増幅器。 - 【請求項5】 前記基板は、ガラス、Al2O3を含むセ
ラミックス、Cu及びSiからなる群の中から選択され
た1種で構成されることを特徴とする請求項1に記載の
電子増幅器。 - 【請求項6】 基板に貫通孔を形成する段階と、 前記貫通孔の内壁に抵抗層を形成する段階と、 2次電子放出係数の大きい物質のゾル・ゲル溶液に、炭
素ナノチューブを添加する段階と、 前記ゾル・ゲル溶液に、前記貫通孔及び前記抵抗層が形
成された前記基板を浸し、前記抵抗層上に前記電子放出
層を形成する段階と、 前記貫通孔が設けられ、前記抵抗層及び前記電子放出層
が形成された基板を焼成する段階と、 前記貫通孔と垂直になるように、前記基板の上部及び下
部に電極層を形成する段階と、 を備えることを特徴とする電子増幅器の製造方法。 - 【請求項7】 前記電子放出層は、2次電子放出係数の
大きい酸化物系材料またはフッ化物系材料のうち何れか
1種で構成されることを特徴とする請求項6に記載の電
子増幅器の製造方法。 - 【請求項8】 前記酸化物系材料は、MgO、SiO2
及びLa2O3からなる群の中から選択された1種で構成
されることを特徴とする請求項7に記載の電子増幅器の
製造方法。 - 【請求項9】 前記フッ化物系材料はCaF2及びMg
F2のうち何れか1種で構成されることを特徴とする請
求項7に記載の電子増幅器の製造方法。 - 【請求項10】 前記基板は、ガラス、Al2O3を含む
セラミックス、Cu及びSiからなる群の中から選択さ
れた1種で構成されることを特徴とする請求項6に記載
の電子増幅器の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR2002-009088 | 2002-02-20 | ||
KR1020020009088A KR100873634B1 (ko) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 탄소나노튜브를 포함하는 전자증폭기 및 그 제조방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003257359A true JP2003257359A (ja) | 2003-09-12 |
Family
ID=27656450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003041994A Pending JP2003257359A (ja) | 2002-02-20 | 2003-02-20 | 炭素ナノチューブを含む電子増幅器及びその製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US6870308B2 (ja) |
EP (1) | EP1339087A1 (ja) |
JP (1) | JP2003257359A (ja) |
KR (1) | KR100873634B1 (ja) |
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JP2007513486A (ja) * | 2003-12-03 | 2007-05-24 | アイティーティー マニュファクチャリング エンタープライジーズ, インコーポレイテッド | マイクロチャネルプレート(mcp)製作のための穴の開いたメガボウルウエハ |
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JP2011525294A (ja) * | 2008-06-20 | 2011-09-15 | アーレディエンス, インコーポレイテッド | 調整可能な抵抗膜を有するマイクロチャネルプレートデバイス |
JPWO2012073758A1 (ja) * | 2010-12-01 | 2014-05-19 | Hoya株式会社 | 電子増幅器用基板の製造方法、電子増幅器の製造方法及び放射線検出器の製造方法 |
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KR20190005415A (ko) * | 2017-07-06 | 2019-01-16 | (주) 브이에스아이 | 전자빔 증폭형 초소형 엑스선 튜브 |
KR20190014629A (ko) * | 2017-08-03 | 2019-02-13 | (주) 브이에스아이 | 엑스선 튜브 |
KR20200014995A (ko) * | 2018-08-02 | 2020-02-12 | (주) 브이에스아이 | 초소형 마이크로 포커스 엑스선 튜브 |
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KR101082437B1 (ko) | 2005-03-02 | 2011-11-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전자 방출원, 그 제조방법 및 이를 채용한 전자 방출 소자 |
GB0512001D0 (en) * | 2005-06-13 | 2005-07-20 | Council Cent Lab Res Councils | Electron amplifier device |
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CN105448624B (zh) | 2014-07-10 | 2017-09-01 | 清华大学 | 场发射阴极的制备方法 |
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