JP4672534B2 - 微小電子エミッタの作製方法及びそれを用いて作製される微小電子エミッタ - Google Patents
微小電子エミッタの作製方法及びそれを用いて作製される微小電子エミッタ Download PDFInfo
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Description
(A)FIB−CVDによる微小電子エミッタの作製方法を利用することで、任意の場所に任意の材料で任意の形状を有する微小電子エミッタの作製が可能である。
(B)ガラスキャピラリーを利用した微小多端子電極の作製が可能であり、さまざまなデバイスへの適用が可能である。
本発明者らはフェナントレンガス(原料ガス)を用いてDiamond−like Carbon (DLC) で構成されたナノワイングラス、コイル、ピラーなどのさまざまな微小立体構造物をFIB−CVDにより自由に作製することをこれまでに示している〔上記特許文献1〜3及び非特許文献1参照〕。
そのFIB−CVDによる立体構造形成の模式図を図1に示している。
この図に示すように、ここでは、電子計算機を利用して設計した微小立体構造物(ここでは微小電子エミッタ)の三次元モデルデータを基板1上の微小立体構造物2の先端の径方向と高さに分割して、その断面形状を算出して得られた積層構造の離散的な描画データに基づいて、ビームの照射位置、照射時間を決定し、集束イオンビーム4及びCVDのガス原料3を制御する。そのために、制御装置5は、CPU(中央処理装置)5A、微小電子エミッタの三次元モデルデータメモリ5B、データ入力装置5C、入出力インターフェース5D、表示装置5E等を備えている。
図2は本発明にかかるFIB−CVDにより作製したピラー構造を示す図であり、図2(a)は上記したDLCピラー6を、図2(b)はタングステン(W)ピラー7を、図2(c)は鉄(Fe)ピラー8をそれぞれ示す図である。
それにより、F−Nの式に従いF−Nプロットが線形の関係を有していたことから、測定電流が電界電子放出によるエミッション電流であることが示された。また、F−Nプロットの傾きは仕事関数に依存しているため、これら3種の材料の中ではDLCが一番小さな仕事関数を有していることが明らかとなった。
まず、FIB−CVDによる微小電子エミッタの作製方法を用いることで、図8に示すようなナノマニュファクチュアリングを目的としたナノツールを作製することが可能である。具体的には、さまざまな方向からのスポットデポジションを目的としたナノツール(微小な電子銃)を作製することが可能である。
以下、本発明の微小電子エミッタの作製方法について詳細に述べる。
まず、図9(a)に示すように、ガラスキャピラリー21内にAl−Niワイヤ22を通し、マイクロピペットプラーでガラスキャピラリー21とAl−Niワイヤ22を引き伸ばした。この工程で、ガラスキャピラリー21内にAl−Ni電極23を作製することができる。その後、図9(b)に示すように、DCスパッタリングによりガラスキャピラリー21の外周面にAuコーティングを行い、Au電極24を作製した。次に、図9(c)に示すように、FIBを用いたエッチングによりガラスキャピラリー先端25を成形し、ガラスキャピラリー21を利用してAl−Ni電極23とAu電極24からなる2端子電極26を作製した。この2端子電極26の作製方法を用いることにより、ガラスキャピラリーを用いて、3端子、4端子等の多端子電極の作製も可能であり、用途として微小電子エミッタのみに限定されるものではなく、マニピュレータ、センサ等のデバイスへの適用も可能である。
図10に示すように、2端子電極31(図9の2端子電極26に対応)を有するガラスキャピラリー32上にFIB−CVDを用いて微小電子エミッタの作製を行った。まず、図10(a)に示すように、Al−Ni電極33上に冷陰極(カソード)電極35をDLCで形成した。その後、図10(b)に示すように、DLCアノード電極36をAu電極34上に作製した。
また、上記したDLCカソード電極又はDLCアノード電極に代えて、図2に示したように、Wピラー及び又はFeピラーを用いるようにしてもよい。
上記にしたように、本発明によれば、
(1)FIB−CVDによる微小電子エミッタの作製方法を利用することで、任意の形状を有する微小電子エミッタを作製することが可能である。
(3)FIB−CVDによる微小電子エミッタの作製方法を利用することで、CVDのためのガス原料を選択することにより、任意の材料で微小電子エミッタを作製することが可能である。
(5)FIB−CVDによる微小電子エミッタの作製方法を利用することで、任意の場所において微小電子エミッタを作製することが可能である。
(6)FIB−CVDによる微小電子エミッタの作製方法を利用することにより得られた微小電子エミッタを、さまざまなデバイスに応用すること可能である。
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形・応用が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
2 微小立体構造物
3 CVDのガス原料
4 Ga+ 集束イオンビーム
5 制御装置
5A CPU(中央処理装置)
5B 微小電子エミッタの三次元モデルデータメモリ
5C データ入力装置
5D 入出力インターフェース
5E 表示装置
6 DLCピラー
7 タングステン(W)ピラー
8 鉄(Fe)ピラー
11 リング型のDLCアノード
12 Wプローブ
13 DLC・W・Feピラー
21,32 ガラスキャピラリー
22 Al−Niワイヤ
23,33 Al−Ni電極
24,34 Au電極
25 ガラスキャピラリー先端
26,31 2端子電極
35 冷陰極(カソード)電極
36 DLCアノード電極
35A 針状体
35B 外周面が曲面を有する突起状のDLCチップ
36A 環状体
36B DLC支持柱
Claims (2)
- 三次元CADを利用して設計した微小電子エミッタの微小立体構造物の三次元モデルから算出した描画データに基づいて、集束イオンビームの位置的、時間的制御を行い、絶縁性基部の中心部に形成されるカソード電極と、前記絶縁性基部の外周面に被覆されるアノード電極を形成する微小電子エミッタの作製方法において、前記カソード電極は、先端が針状体からなる外周面に曲面を有する突起状のDLCチップであり、前記アノード電極は、DLC支持柱と該DLC支持柱の先端で支持される環状体を有し、該環状体の中心部に前記突起状のDLCチップの先端の前記針状体が位置することを特徴とする微小電子エミッタの作製方法。
- 請求項1記載の微小電子エミッタの作製方法を用いて作製される微小電子エミッタ。
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