JP2011181294A - 電子デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明によると、基板と、基板に設けられた金属部材を介して延出し、無配向に、かつ弧状形状を有する複数のCNTを備え、閾値値電圧が2.0V/μm以下であるCNT集合体と、を備える電子デバイスが提供される。CNT集合体は、基板上にCNT密集層を備え、CNT密集層の上部に弧状形状を有する複数のCNTを備える。本発明の電子デバイスによると、弧状形状を有するCNTから電子が放出される。
【選択図】図1
Description
特に、低閾値電圧で、長寿命なCNT集合体を備えた電子デバイス、及びその製造方法に関する。
図27は、上述の本発明者らが報告した製造法(以下、スーパーグロース法という)によるSWCNT集合体を示し、図27(a)は、走査型電子顕微鏡(SEM)像を示し、図27(b)はその模式図である。上述したように、電子放出源には、SWCNTのように細いCNTが適していると考えられていた。図27(a)に示したSWCNTは配向性が高く、直径が3 nm以下で、密度が0.03 g/cm3、単位面積当たりの本数が5x1011 tubes/cm2、1本あたりの表面積が234 nm2であり、配向集合体の表面ではCNTがからみ合い、その結果、表面密度も高い。
図6に、本発明の本実施に係る電子デバイスの製造工程のフローチャート及び製造条件を示す。基板10として、YEF426金属基板(直径12mm、厚み100μm、メッシュ形状)を用い、基板10の上部表面に、アルミナ(Al2O3)からなる厚さ40nmの助触媒層を高周波スパッタリング(RFスパッタリング)法により形成した。次に、アルミナ層上に鉄(Fe)からなる厚さ1〜3nmの触媒層をRFスパッタリングによって形成し、鉄層上にモリブデン(Mo)からなる厚さ1−8nmの層をRFスパッタリングによってさらに形成した。
ここで、上述したTOVの測定方法について説明する。図14は、CNT陰極アセンブリを示す図である。アセンブリ・リング401を、2cm×2cm、厚さ1mmのSUS304試料板上にウェルダーで固定し、その中央に本実施例で合成したCNTサンプル405を置き、端を4か所ウェルダーで固定、その上にアセンブリ・カバー403を重ねて、ウェルダーで固定する。アセンブリ・カバー403の中心の穴(直径4mm)が測定エリアとなる。これを、試料ホルダーにセットする。
次に、図18に弧状形状を有するCNTの計数方法を示す。図18(a)は弧状形状を有するCNTを含む毛羽立った表面のCNT集合体を示し、図18(b)は中間構造の表面のCNT集合体を示し、図18(c)は平坦な表面のCNT集合体を示す。また、それぞれの図は左から上方から撮影したSEM像、レーザー顕微鏡像、弧状形状を有するCNTの解析像を示す。CNT集合体のレーザー顕微鏡像において、深さが最も浅い位置に配置しているCNTは赤、深さが最も深い位置に配置しているCNTは黒となるように表示している。弧状形状を有するCNTの解析像においては、所定の高さのCNTを、弧状形状を有するCNTとして黒で表示している。CNT集合体の密度が低密度であるほど、CNT集合体の表面部に弧状形状を有するCNTが多く見られる。
一方、実施例の本発明に係るCNT集合体で行った上述の製造条件を適用しない、従来のSWCNTで電子デバイスを形成した場合の構造及び特性について以下に示す。
12 貫通孔
20 触媒層
21 触媒粒子
30 CNT集合体
31 CNT
33 高密度層
35 弧状形状CNT含有層
39 弧状形状を有するCNT
100 電子デバイス
301 CVD装置
302 基板ホルダー
304 合成炉
305 加熱手段
306 ガス供給管
307 ガス排出管
308 集合・分岐管路部
311 原料ガス供給部
312 触媒賦活物質供給部
313 雰囲気ガス供給部
314 還元ガス供給部
401 アセンブリ・リング
403 アセンブリ・カバー
405 CNTサンプル
500 FE性能評価装置
501 CNT陰極アセンブリ電子放出素子
503 陽極
505 アノードホール
507 ファラデーケージ
Claims (14)
- 基板と、
該基板に設けられた金属部材を介して延出し、無配向に、かつ弧状形状を有する複数のCNTを備え、閾値値電圧が2.0V/μm以下であるCNT集合体と、
を備える電子デバイス。 - 前記CNT集合体は、前記基板上にCNT密集層を備え、前記CNT密集層の上部に前記弧状形状を有する複数のCNTを備えることを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記弧状形状を有する前記CNTから電子が放出されることを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記CNTの前記弧状形状が外表面に位置することを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記CNT集合体の外表面から均一に電子が放出されていることを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記弧状形状を有する複数のCNTは網目構造を備えることを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記CNT集合体は、前記弧状形状を有するCNTと外表面に先端が延伸するCNTとが混在することを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記閾値電圧は、前記弧状形状部を有するCNTの数に依存して可変し、且つ、前記弧状形状部を有するCNTの数の増大と共に低下することを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記金属部材がCNTを成長させる触媒を備えることを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記基板が導電性基板であることを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス。
- 基板と、
該基板に設けられた金属部材を介して延出し、無配向に、かつ弧状形状を有する複数のCNTを備え、前記弧状形状を有するCNTの数に依存して可変する2.0V/μm以下の閾値電圧を備えるCNT集合体と、
を備える電子デバイス。 - 前記閾値電圧は、前記弧状形状を有するCNTの数の増大と共に低下することを特徴とする請求項11に記載の電子デバイス。
- 前記閾値電圧は、1.5V/μm以下であることを特徴とする請求項11に記載の電子デバイス。
- 前記閾値電圧は、前記弧状形状を有するCNTの数の増大と共に低下することを特徴とする請求項11に記載の電子デバイス。
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