JP2006515706A - ナノ構造複合材料の電界放出カソードの製造方法および活性化処理 - Google Patents
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Abstract
Description
様々な構造と技術は、以下に記載されるだろう。しかしながら、ここで記載されたもののいずれもが従来技術の認可として解釈されるべきではない。それと反対に、出願人は、ここで記載されたもののいずれもが適切な法律の条文の下での従来技術とは認められないことを適切に明らかにする権利を留保する。
本発明は、ナノ構造含有材料複合体を含むカソードなどの電界放出デバイスの製造方法と活性化方法を提供する。ナノ構造含有材料は、(1)金属または金属合金を含む導電材料または金属酸化物または(2)金属塩塩を含む非導電性材料のような他の材料の粒子と混合される。この混合物は(1)支持構造物の表面にコーティングされる、あるいは、(2)圧縮され、焼結され、または溶融されて、凝縮した(compact)自立基体(free-standing body)になる。この被覆物(coating)は均一で、または予め決定された構造でパターン化され得る。自立基体は所望の幾何学的形状(geometry)に処理される。
以下図面を参照して本発明に基づく例示的な構成および手法を説明する。
例えば、コーティング220が鉄/カーボンナノチューブ複合体を含むならば、鉄をメッキするのに使用される電気化学の浴槽216は、鉄/カーボンナノチューブ複合体コーティング220から鉄層をエッチングして除去するために使用され得る。電気化学エッチングの間、鉄/カーボンナノチューブ複合体中の鉄原子は、正電極212で酸化されメッキ浴槽216中に溶解し、同数の鉄原子が電気的に中性となるるように負電極214に堆積するだろう。カーボン材料は、電気化学反応の間非常に安定しており、エッチング工程で通常生き残る。
Claims (25)
- 電子エミッタを形成する方法であって、
(i)ナノ構造含有材料を形成する工程と、
(ii)前記ナノ構造含有材料とマトリクス材料の混合物を形成する工程と、
(iii)電気泳動堆積によって前記混合物の層を基体の少なくとも1つの表面の少なくとも一部の上に堆積させる工程と、
(iv)前記混合物の層を焼結しまたは溶融して複合体を形成する工程と、
(v)前記複合体を電気化学的にエッチングして前記複合体の表面からマトリクス材料を取り除き、ナノ構造含有材料を露出させる工程と、
を含むことを特徴とする方法。 - 工程(iii)の後で前記混合物の層を圧縮して、前記混合物の層の表面の滑さを改善する工程を更に有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 工程(iv)に続いて前記複合体の表面を研磨して洗浄する工程を更に有することを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 工程(v)に続いて前記複合体を洗浄する工程を更に有することを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 工程(v)に続いて前記複合体をアニーリングする工程を更に有することを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記露出されたナノ構造材料の少なくとも一部を配列する工程を更に有することを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 工程(i)は、レーザアブレーションまたはアーク放電技術によってナノ構造を形成する工程を含み、
前記ナノ構造含有材料が単一壁カーボンナノチューブを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 工程(ii)の前に前記ナノ構造含有材料を精製する工程を更に有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ナノ構造含有材料がナノチューブを含み、工程(ii)の前に前記ナノチューブの長さを短くする工程を更に有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ナノチューブは酸に晒して、または、粉砕によって短くされることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記マトリックス材料が、Fe、Mg、Cu、Co、Ni、Zn、Cr、Al、Au、Ag、Sn、Pb、W、Ti、またはそれの混合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 工程(ii)で追加された前記マトリクス材料は、Fe2O3、TiO2、MgO、CaOまたは、それの混合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 工程(ii)は前記ナノ構造含有材料とマトリクス材料とを粉砕して、均質な混合物を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 工程(ii)が前記ナノ構造含有材料とマトリクス材料との懸濁液を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記基体は、金属、金属合金、ドープされたシリコン、グラファイト、または、インジウムスズ酸化物ガラスあるいは金属の層でコーティングされた非導電性の材料を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 工程(iii)が、
前記混合物の懸濁液を形成する工程と、
前記混合物にチャージャーを添加する工程と、
前記懸濁液中に前記基体と対極を導入する工程と、
前記基体と対極を電源に接続する工程と、
前記基体と対極に電流を印加し、前記混合物を前記基体の露出した表面に向かって移動させて付着させるように前記混合物の分極を引き起こす工程と、
を更に有することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 工程(iii)は前記基体の少なくとも一部をマスキングして、前記懸濁液から前記一部を保護する工程を更に有することを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記工程(iii)が20〜50℃の温度で処理されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記工程(iv)が300〜1200℃の温度で処理されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記基体の少なくとも1つの表面が複数の空洞を持つ格子縞の表面(waffled surface)を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記基体の少なくとも1つの表面にフォトレジスト層を付ける工程と、
工程(iii)の前に複数の開口部のパターンを形成した前記フォトレジスト層を露光する工程であって、前記複数の開口部が前記基体の少なくとも1つの表面の選択された複数の部分を工程(iii)の前記混合物にさらす工程と、
を更に有することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 工程(iii)の次に、前記基体の少なくとも1つの表面から前記フォトレジストの材料を取り除く工程を更に有することを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記基体は、前記混合物を受け入れるために形成されている穴をもつディスク(disk)およびコーン(corn)を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 工程(iii)の前に、
前記基体の少なくとも1つの表面に誘電層を堆積する工程と、
前記誘電層の上に導電層を堆積する工程と、
前記導電層の上にフォトレジスト層を堆積する工程と、
前記フォトレジスト層中に開口部のパターンを形成するように前記フォトレジスト層を露光する工程と、
前記開口部のパターンで露光された前記誘電層と導電層との部分を取り除く工程と、
を更に有することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 工程(iii)の次に前記フォトレジスト材料を取り除く工程を更に有することを特徴とする請求項24に記載の方法。
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