JP3859782B2 - Method for gas phase synthesis of diamond cold cathode and method for producing the same - Google Patents

Method for gas phase synthesis of diamond cold cathode and method for producing the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヤモンド冷陰極の気相合成方法及びその製造方法に関し、特に冷陰極を真空デバイス、ディスプレイ等の用途に利用するために、ダイヤモンド冷陰極を気相合成する方法及び同冷陰極を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
冷陰極とは、加熱することなしに電子が放出される陰極である。図2に、代表的な冷陰極の構成例を示す。図2に示すように、この冷陰極は、ガラス基板11と、その上に設けられた金属基板電極(陰極)12と、この基板陰極に対向して設けられている陽極13と、これらの陰極と陽極との間に設けられている絶縁物14a及び14bと、これらの絶縁物14a及び14bの間に設けられているゲート電極15とからなる構造体において、基板電極12上に形成された陰極チップ16からなる。この構造体は、陰極と陽極との間にグリッド電極が存在する従来型の真空管構造を有するというよりも、むしろ、FETの半導体部分を真空に置き換えた構造を有すると考えればよい。それゆえ、信号制御用の電極は、グリッドと呼ばず、ゲートと呼ぶのが一般的である。
【0003】
陰極材料として、今までSiやMoが検討され、作製されてきたが、近年、ダイヤモンドを陰極材料に用いるアイデアが出されている。Geisらは、カーボンによるイオン注入によりp形ダイヤモンドの表面をn形化し、pn接合のメサ型ダイオードを作製し、ダイヤモンドの冷陰極としての可能性を初めて示した(M.W.Geis,N.N.Efremow,J.D.Woodhouse,M.D.McAleese,M.Marchywka,D.G.Socher及びJ.F.Hochedez:IEEE Electron Device Lett.,12,p.456(1991))。
【0004】
ダイヤモンドを冷陰極に採用する理由は、電子放出能力が高いことである。高い電圧を印加すれば、どのような材料でも電子を放出するが、この中でもダイヤモンドは印加電圧が最も低くてすむ。
【0005】
ダイヤモンド冷陰極の構成例の模式図が図2に示されており、通常、かかるチップの作製には、CVD薄膜技術が利用される。今のところ、安定したダイヤモンド冷陰極の作製例はほとんどない。これは、ダイヤモンドの高い電子放出能は表面現象であり、ダイヤモンド自身は絶縁体であることに起因する。そのため、従来の冷陰極であるSiやMoのチップの表面にだけダイヤモンドを堆積して利用する方法や、不純物ドープによりp形半導体を用いることなどが提案されてきた。しかし、前者ではその作製プロセスの複雑化に加え、従来からの問題点である金属チップの酸化という問題もあり、一方、後者においては不純物準位が真空準位より数eV低くなってしまい、ダイヤモンドの高い電子放出能をいかせないという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の技術でダイヤモンド冷陰極を作製した場合、金属チップの酸化による劣化問題やp形半導体形成に起因する電子放出能の低下といった問題が生じる。
【0007】
本発明は、上記のような従来技術のもつ問題点を解決するもので、金属チップを不要にし、さらに、不純物ドープによる半導体作製プロセスを用いることなしに、高い電導性と電子放出能を有する柱状ダイヤモンド冷陰極を気相合成する方法及び同冷陰極を製造する方法を提供することを目的にしている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイヤモンド冷陰極の気相合成方法は、陰極基板表面において、従来のCVD法によるダイヤモンドの気相合成と同時に合成されたダイヤモンドに炭素イオン又は炭素クラスターイオンのダイナミックミキシング注入を行い、導電性を有するダイヤモンド冷陰極を得る方法である。本発明では、ダイヤモンド膜形成時のイオン注入によりダイヤモンド中に均一に炭素を分布させ、これにより、電子電導性の高いダイヤモンド冷陰極を合成することを可能にした。
また、本発明のダイヤモンド冷陰極の製造方法は、陰極基板表面に炭素イオン又は炭素クラスターイオンをイオン注入して、熱処理又は注入時の基板温度をコントロールすることによりSiC層を形成し、更にSiC層上に少なくとも絶縁膜を形成した後に、この絶縁膜に穴を開けてSiC層表面を露出させ、露出したSiC層上においてダイヤモンドの気相合成と同時に合成されたダイヤモンドに炭素イオン又は炭素クラスターのイオン注入を行い、導電性を有するダイヤモンド冷陰極を得る方法である。
【0009】
ダイヤモンドは、本来、絶縁体であり電導性に乏しい。しかしながら、表面状態により負の電子親和力を示し、電子放出能が高いこともわかっている。このことは、電導性の高いダイヤモンドを合成できれば、非常に良い冷陰極になることを意味する。
【0010】
本発明では、前記したように、ダイヤモンドの形成時に炭素イオン又は炭素クラスターイオンを同時注入することにより、炭素が均一に分布した電導性の高いダイヤモンド冷陰極を形成する技術を提供する。炭素イオン等の注入により、ダイヤモンド中に炭素を均一に分布させ、絶縁体ダイヤモンド中に電子電導パスを形成することを可能にした。これにより、ダイヤモンド冷陰極に金属チップを用いる必要がなくなって、金属チップの酸化による劣化問題を解決することができ、さらに、p形半導体による電子放出能の低下問題をも解決することができた。
【0011】
本発明においては、前処理として、例えば陰極基板表面に炭素イオン又は炭素クラスターイオンをイオン注入して、熱処理、又は、注入時の基板温度をコントロールすることにより、核発生サイトの形成のみでなく、SiC層の表面を形成することが所望である。その後、前記したように、該SiC層表面においてダイヤモンドの気相合成と同時に炭素イオン又は炭素クラスターイオンのイオン注入を行い、電導性を有するダイヤモンド冷陰極を得る。
【0012】
このような前処理としての、Si基板のような陰極基板上への炭素イオン等の注入によって、核発生サイトの形成のみでなく、その表面にSiC層のような中間層を形成することにより、ダイヤモンドの陰極基板上へのヘテロエピタキシャル成長を可能にした。ダイヤモンドがヘテロエピタキシャル成長する場合、その成長は、<111>方向(平面化成長)と<100>方向(チップ状成長)の成長に分けて考えることができる。本発明では、上記したようにSiC層によりダイヤモンドのヘテロエピタキシャル成長が可能となり、また、気相原料に水素とメタン、エタン、ブタン、プロパン又はベンゼン等のような炭化水素ガスとの混合ガスを用いることにより、〔001〕選択成長が実現でき、チップ状のダイヤモンドの形成が可能になった。このエピタキシャル成長は、ダイヤモンドチップ等の陰極チップを冷陰極に適した柱状形にする効果もある。
【0013】
また、本発明では、前処理により形成される例えば核発生サイトを核として、通常のダイヤモンド気相合成法(例えば、熱フィラメントCVD法やプラズマCVD法のような気相合成法)と炭素イオン等のイオン注入法とを同時に行って柱状カーボン系冷陰極を作製するので、微細な領域での選択的な核発生密度の増加が可能となり、高速でエピタキシャル成長したチップ状のダイヤモンド冷陰極の作製が可能となる。このダイヤモンド気相合成としては、例えば特公平7−23278、7−23279号公報等に記載されたような方法で行うことができる。
【0014】
このように、本発明では、ダイヤモンド冷陰極を、従来のSi微細加工技術とダイヤモンド気相成長法との組み合わせを用いて作製することができ、従来技術の問題点が解決され、高い電導性と電子放出能を持つダイヤモンド冷陰極の作製が可能になる。
【0015】
【実施例】
次に、本発明の実施例を図面を参照して説明するが、本発明は以下の実施例によってなんら限定されるものではない。
【0016】
(実施例1)
本発明の合成方法によれば、例えば、ダイヤモンド冷陰極は、図1(a)−(i)に示すような作製プロセスに従って作ることができた。
【0017】
まず、図1(a)及び(b)に示すように、ガラス基板1上にSi基板(Si陰極)2を形成し、該Si陰極基板2に炭素イオン又は炭素クラスターイオンAを矢印方向にイオン注入した後、熱処理、又は、注入時の基板温度をコントロールすることにより、ダイヤモンド冷陰極材料がエピタキシャル成長できるSiC層の表面3を形成した。具体的には、炭素イオンを15keV(一般的には、数keV〜数百keV)で加速してイオン注入し、その後、真空中又は不活性ガス中1200℃(一般的には、1000〜1400℃)で焼成し、SiC層を形成した。
【0018】
このSiC層3の上にSiO2から成る絶縁膜4、ゲート膜(Siゲート電極)5を形成した(図1(c))。次に、図1(d)−(f)に示すように、ゲート膜5にイオンエッチングで直径1〜2μm程度の穴を開け、その後この穴を通してSiO2絶縁膜4の層部分だけをさらにエッチング又はイオンエッチング法により取り除いて、SiC層3の表面を露出せしめた。次いで、該穴の壁面に相当する部分を含むゲート膜5上にNi膜6を形成した。以上の図1(b)−(f)に示すプロセスでは、従来のSi微細加工技術を利用した。
【0019】
次いで、図1(g)に示すように、加熱したフィラメントBに気相原料としてCH4−H2の混合ガスCを用いる従来の熱フィラメントCVD法により、上記露出したSiC層3上にダイヤモンドを成長させる(R.Eden,Diamond and Related Materials,2,1051(1993)及びG.Lu:2nd Int'l Conf.Application of Diamond Films and Related Materials,Tokyo,269(1993)参照)と同時に、炭素イオン又は炭素クラスターイオンAを矢印方向にダイナミックミキシング注入した。このとき、炭素イオン注入の条件は、炭素イオンを10keV(数keV〜百keVでも可能)に加速して行った。
【0020】
このとき、ダイヤモンドは、SiC層上にヘテロエピタキシャル成長(〔001〕選択成長)した八面体形のチップ状になり、炭素イオン又は炭素クラスターイオンの注入により、炭素が均一に分布した電導性の高いダイヤモンドチップ7が形成された(図1(h))。本実施例では、SiC層3によりダイヤモンドのヘテロエピタキシャル成長が可能となり、また、気相原料にCH4−H2の混合ガスを用いることにより、〔001〕選択成長が実現でき、チップ状のダイヤモンドの形成が可能になった。
【0021】
次いで、Ni膜6の上にできた不要なダイヤモンド層を、硝酸10%溶液で約20分間エッチング処理することにより、Ni膜6と共に、剥離・除去した。こうして、炭素が均一に分布した電導性の高いチップ状のダイヤモンド冷陰極7を作製することができた(図1(i))。
【0022】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のダイヤモンド気相合成法とイオン注入法とを併用することで、高い電導性と電子放出能とを有するダイヤモンド冷陰極の作製が可能となった。
【0023】
ダイヤモンド冷陰極の作製は、従来のSi微細加工技術とダイヤモンドの気相成長法との組み合わせで可能であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるダイヤモンド冷陰極の作製方法を説明するための製造プロセスを示す模式図
【図2】代表的な冷陰極の構成例
【符号の説明】
1 ガラス基板
2 Si陰極基板
3 SiC中間層
4 SiO2絶縁膜
5 ゲート膜
6 Ni膜
7 ダイヤモンドチップ
A 炭素(クラスター)イオン
B フィラメント
C 気相原料(CH4−CH2ガス)
12 金属基板電極
14a、14b 絶縁物
15 ゲート電極
16 陰極チップ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas phase synthesis method for diamond cold cathode and a method for producing the same , and in particular, a method for vapor phase synthesis of diamond cold cathode and the production of the cold cathode in order to use the cold cathode for vacuum devices, displays and the like. It is about how to do.
[0002]
[Prior art]
A cold cathode is a cathode from which electrons are emitted without heating. FIG. 2 shows a configuration example of a typical cold cathode. As shown in FIG. 2, the cold cathode includes a glass substrate 11, a metal substrate electrode (cathode) 12 provided thereon, an anode 13 provided opposite to the substrate cathode, and these cathodes. Cathode formed on the substrate electrode 12 in a structure comprising insulators 14a and 14b provided between the electrode 14 and the anode and a gate electrode 15 provided between the insulators 14a and 14b. It consists of a chip 16. Rather than having a conventional vacuum tube structure in which a grid electrode exists between the cathode and the anode, this structure may be considered to have a structure in which the semiconductor portion of the FET is replaced with a vacuum. Therefore, the signal control electrode is generally called a gate instead of a grid.
[0003]
As a cathode material, Si and Mo have been studied and manufactured so far, but in recent years, an idea of using diamond as a cathode material has been issued. Geis et al. First made a p-type diamond surface n-type by ion implantation with carbon to produce a pn-junction mesa diode and demonstrated its potential as a cold cathode for diamond (MWGeis, NNEfremow, JDWoodhouse, MDMcAleese, M. Marchywka, DGSocher and JF Hochedez: IEEE Electron Device Lett., 12, p. 456 (1991)).
[0004]
The reason why diamond is used for the cold cathode is that it has a high electron emission capability. When a high voltage is applied, any material emits electrons, but among these, diamond has the lowest applied voltage.
[0005]
A schematic diagram of a configuration example of a diamond cold cathode is shown in FIG. 2, and CVD thin film technology is usually used to manufacture such a chip. At present, there are few examples of production of stable diamond cold cathodes. This is because the high electron emission ability of diamond is a surface phenomenon, and diamond itself is an insulator. For this reason, methods have been proposed in which diamond is deposited only on the surface of a Si or Mo chip that is a conventional cold cathode, or that a p-type semiconductor is used by impurity doping. However, in the former, in addition to the complexity of the manufacturing process, there is a problem of oxidation of a metal chip, which is a conventional problem. On the other hand, in the latter, the impurity level is several eV lower than the vacuum level, and diamond There is a problem that the high electron emission ability cannot be used.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when a diamond cold cathode is produced by the conventional technique, problems such as deterioration due to oxidation of the metal tip and reduction of electron emission ability due to p-type semiconductor formation occur.
[0007]
The present invention solves the problems of the prior art as described above, eliminates the need for a metal chip, and further has a columnar shape having high conductivity and electron emission ability without using a semiconductor manufacturing process by impurity doping. It is an object of the present invention to provide a method for vapor phase synthesis of a diamond cold cathode and a method for producing the cold cathode .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The diamond cold cathode vapor phase synthesis method of the present invention is a method for conducting electrical conductivity on the cathode substrate surface by performing dynamic mixing injection of carbon ions or carbon cluster ions into diamond synthesized simultaneously with the vapor phase synthesis of diamond by the conventional CVD method. It is a method of obtaining the diamond cold cathode which has this. In the present invention, carbon is uniformly distributed in diamond by ion implantation at the time of diamond film formation, thereby making it possible to synthesize a diamond cold cathode with high electron conductivity.
In the method for producing a diamond cold cathode according to the present invention, a SiC layer is formed by ion-implanting carbon ions or carbon cluster ions into the cathode substrate surface, and controlling the substrate temperature during heat treatment or implantation. after forming at least the insulating film above the insulating film by making holes to expose the SiC layer surface, carbon ions or carbon clusters simultaneously synthesized diamond gas phase synthesis Oite diamond on the exposed SiC layer Is performed to obtain a diamond cold cathode having conductivity.
[0009]
Diamond is inherently an insulator and has poor electrical conductivity. However, it is also known that the surface state shows a negative electron affinity and the electron emission ability is high. This means that if diamond with high electrical conductivity can be synthesized, it will be a very good cold cathode.
[0010]
As described above, the present invention provides a technique for forming a diamond cold cathode with high conductivity in which carbon is uniformly distributed by co-implanting carbon ions or carbon cluster ions during diamond formation. By implanting carbon ions, etc., it was possible to uniformly distribute carbon in the diamond and to form an electronic conduction path in the insulator diamond. As a result, it is no longer necessary to use a metal tip for the diamond cold cathode, the problem of deterioration due to oxidation of the metal tip can be solved, and further, the problem of the decrease in electron emission ability due to the p-type semiconductor can be solved. .
[0011]
In the present invention, as a pretreatment, for example, carbon ions or carbon cluster ions are ion-implanted into the cathode substrate surface, heat treatment, or by controlling the substrate temperature at the time of implantation, not only the formation of nucleation sites, It is desirable to form the surface of the SiC layer. Thereafter, as described above, simultaneously performing ion implantation of carbon ions or carbon cluster ions with the gas phase synthesis of diamond in the surface of the SiC layer, obtaining a holder Iyamondo cold cathode having a conductive.
[0012]
As such a pretreatment, not only the formation of nucleation sites but also the formation of an intermediate layer such as a SiC layer on the surface by implantation of carbon ions or the like onto a cathode substrate such as a Si substrate, Hetero-epitaxial growth of diamond on the cathode substrate was made possible. When diamond is heteroepitaxially grown, the growth can be divided into growth in the <111> direction (planarization growth) and the <100> direction (chip growth). In the present invention, diamond can be heteroepitaxially grown by the SiC layer as described above, and a gas mixture of hydrogen and a hydrocarbon gas such as methane, ethane, butane, propane, or benzene is used as a gas phase raw material. As a result, [001] selective growth can be realized and chip-shaped diamond can be formed. This epitaxial growth also has the effect of making a cathode tip such as a diamond tip into a columnar shape suitable for a cold cathode.
[0013]
In the present invention, a normal diamond vapor phase synthesis method (for example, a gas phase synthesis method such as a hot filament CVD method or a plasma CVD method) using, for example, a nucleation site formed by pretreatment as a nucleus, carbon ions, or the like The columnar carbon-based cold cathode is fabricated by simultaneously performing the ion implantation method, so that the selective nucleation density can be increased in a minute region, and a chip-shaped diamond cold cathode epitaxially grown at high speed can be fabricated. It becomes. The diamond vapor phase synthesis can be performed by a method described in, for example, Japanese Patent Publication Nos. 7-23278 and 7-23279.
[0014]
Thus, in the present invention, the diamond cold cathode can be produced by using a combination of the conventional Si microfabrication technology and the diamond vapor phase growth method, which solves the problems of the conventional technology and provides high conductivity. A diamond cold cathode having an electron emission capability can be produced.
[0015]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following examples.
[0016]
Example 1
According to the synthesis method of the present invention, for example, a diamond cold cathode could be produced according to a production process as shown in FIGS.
[0017]
First, as shown in FIGS. 1A and 1B, a Si substrate (Si cathode) 2 is formed on a glass substrate 1, and carbon ions or carbon cluster ions A are ionized in the arrow direction on the Si cathode substrate 2. After the implantation, the surface 3 of the SiC layer capable of epitaxially growing the diamond cold cathode material was formed by heat treatment or controlling the substrate temperature at the time of implantation. Specifically, carbon ions are accelerated and implanted at 15 keV (generally several keV to several hundred keV), and then 1200 ° C. (generally 1000 to 1400 in a vacuum or inert gas). And a SiC layer was formed.
[0018]
An insulating film 4 made of SiO 2 and a gate film (Si gate electrode) 5 were formed on the SiC layer 3 (FIG. 1C). Next, as shown in FIGS. 1D to 1F, a hole having a diameter of about 1 to 2 μm is formed in the gate film 5 by ion etching, and then only the layer portion of the SiO 2 insulating film 4 is further etched through this hole. Alternatively, the surface of the SiC layer 3 was exposed by removing by an ion etching method. Next, a Ni film 6 was formed on the gate film 5 including a portion corresponding to the wall surface of the hole. In the process shown in FIGS. 1B to 1F, a conventional Si micromachining technique is used.
[0019]
Next, as shown in FIG. 1 (g), diamond is deposited on the exposed SiC layer 3 by a conventional hot filament CVD method using a mixed gas C of CH 4 —H 2 as a gas phase raw material for the heated filament B. While growing (see R. Eden, Diamond and Related Materials, 2,1051 (1993) and G. Lu: 2nd Int'l Conf. Application of Diamond Films and Related Materials, Tokyo, 269 (1993)), carbon ions Alternatively, dynamic mixing injection of carbon cluster ions A was performed in the direction of the arrow. At this time, the carbon ion implantation was performed by accelerating the carbon ions to 10 keV (possible from several keV to hundred keV).
[0020]
At this time, the diamond is in the shape of an octahedron that is heteroepitaxially grown ([001] selective growth) on the SiC layer, and the highly conductive diamond in which carbon is uniformly distributed by implantation of carbon ions or carbon cluster ions. Chip 7 was formed (FIG. 1 (h)). In this embodiment, diamond can be heteroepitaxially grown by the SiC layer 3, and [001] selective growth can be realized by using a CH 4 —H 2 mixed gas as a vapor phase raw material. Formation became possible.
[0021]
Next, an unnecessary diamond layer formed on the Ni film 6 was peeled and removed together with the Ni film 6 by etching with a 10% nitric acid solution for about 20 minutes. Thus, a highly conductive chip-shaped diamond cold cathode 7 in which carbon was uniformly distributed could be produced (FIG. 1 (i)).
[0022]
【The invention's effect】
According to the present invention, a diamond cold cathode having high conductivity and electron emission capability can be produced by using a conventional diamond vapor phase synthesis method and an ion implantation method in combination.
[0023]
The production of a diamond cold cathode was possible by a combination of a conventional Si micromachining technique and a diamond vapor phase growth method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a manufacturing process for explaining a method for producing a diamond cold cathode according to the present invention. FIG. 2 is a configuration example of a typical cold cathode.
1 Glass substrate 2 Si cathode substrate 3 SiC intermediate layer 4 SiO 2 insulating film 5 Gate film 6 Ni film 7 Diamond chip A Carbon (cluster) ion B Filament C Gas phase raw material (CH 4 -CH 2 gas)
12 Metal substrate electrodes 14a and 14b Insulator 15 Gate electrode 16 Cathode chip

Claims (8)

ダイヤモンド冷陰極の気相合成方法において、陰極基板表面においてダイヤモンドの気相合成と同時に合成されたダイヤモンドに炭素イオン又は炭素クラスターイオンのイオン注入を行い、導電性を有するダイヤモンド冷陰極を得ることを特徴とするダイヤモンド冷陰極の気相合成方法。A diamond cold cathode vapor phase synthesis method is characterized in that a diamond cold cathode having conductivity is obtained by implanting carbon ions or carbon cluster ions into diamond synthesized simultaneously with the diamond vapor phase synthesis on the cathode substrate surface. A gas phase synthesis method of a diamond cold cathode. 前処理として、前記陰極基板表面に炭素イオン又は炭素クラスターイオンをイオン注入して、熱処理、又は、注入時の基板温度をコントロールすることにより、SiC層の表面を形成することを特徴とする請求項1記載のダイヤモンド冷陰極の気相合成方法。 As a pretreatment, said carbon ions or carbon cluster ions on the cathode surface of the substrate by ion implantation, thermal treatment, or, by controlling the substrate temperature during implantation, claims, characterized in that to form the surface of the SiC layer 2. A method for gas phase synthesis of a diamond cold cathode according to 1 . 前記ダイヤモンドの気相合成と同時に行う炭素イオン又は炭素クラスターイオンの注入加速電圧を、SiC層形成時の注入加速電圧より低くしたことを特徴とする請求項2記載のダイヤモンド冷陰極の気相合成方法。  The method for vapor phase synthesis of a diamond cold cathode according to claim 2, wherein an implantation acceleration voltage of carbon ions or carbon cluster ions, which is performed simultaneously with the vapor phase synthesis of diamond, is lower than an implantation acceleration voltage at the time of forming the SiC layer. . 前記ダイヤモンド冷陰極は柱状形であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のダイヤモンド冷陰極の気相合成方法。  The diamond cold cathode gas phase synthesis method according to any one of claims 1 to 3, wherein the diamond cold cathode has a columnar shape. 前記陰極基板がSiであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のダイヤモンド冷陰極の気相合成方法。  The method for synthesizing a diamond cold cathode according to any one of claims 1 to 4, wherein the cathode substrate is Si. 陰極基板表面に炭素イオン又は炭素クラスターイオンをイオン注入して、熱処理又は注入時の基板温度をコントロールすることによりSiC層を形成し、更にSiC層上に少なくとも絶縁膜を形成した後に、この絶縁膜に穴を開けてSiC層の表面を露出させ、露出したSiC層上においてダイヤモンドの気相合成と同時に合成されたダイヤモンドに炭素イオン又は炭素クラスターのイオン注入を行い、導電性を有するダイヤモンド冷陰極を得ることを特徴とするダイヤモンド冷陰極の製造方法。After carbon ions or carbon cluster ions are ion-implanted on the surface of the cathode substrate, a SiC layer is formed by controlling the substrate temperature during heat treatment or implantation, and at least an insulating film is formed on the SiC layer. a hole to expose the surface of the SiC layer, and subjected to gas-phase synthesis with an ion implantation of carbon ions or carbon cluster simultaneously synthesized diamond Oite diamond on the exposed SiC layer, diamond cold having conductivity A method for producing a diamond cold cathode, comprising obtaining a cathode. 前記ダイヤモンド冷陰極は柱状形であることを特徴とする請求項6記載のダイヤモンド冷陰極の製造方法。  The method for manufacturing a diamond cold cathode according to claim 6, wherein the diamond cold cathode has a columnar shape. 前記陰極基板がSiであることを特徴とする請求項6又は7記載のダイヤモンド冷陰極の製造方法。  The method for producing a diamond cold cathode according to claim 6 or 7, wherein the cathode substrate is Si.
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