JP4750920B2

JP4750920B2 - 電子放出素子

Info

Publication number: JP4750920B2
Application number: JP2000085092A
Authority: JP
Inventors: 良樹西林; 貴浩今井; 直治藤森; 真北畠; 晃彦渡邉; 昌範吉川
Original assignee: Panasonic Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2020-03-24
Also published as: JP2001266736A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスプレイ、電子銃、蛍光管、及び真空管等に適用可能な電子放出素子に関し、特に、電子放出量の多い電子放出素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子放出素子として、高融点金属のフィラメントや高融点金属をベースとしたＢａ系含有の金属を加熱して電子を引き出すものや、尖鋭化した高融点金属プローブの先端から高電界で電子を引き出すものが知られている。また、Ｓｉの加工プロセスを応用するようになってからは、ＳｉやＭｏを尖鋭化して電界放出で電子を引き出すものが開発されている。
【０００３】
ところが、これらの電子放出素子には高電界を印加しなければならないという問題があったため、高電界を印加することなく電子を放出し得る電子放出素子の開発が望まれていた。そこで着目されたのが、ダイヤモンド、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＧａＮ等の材料の利用である。特に、ダイヤモンドは特定の表面では電子親和力が負となるため、このような材料特性を応用すれば、従来ほどの高電界を印加することなく電子を放出できることが見出された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダイヤモンドを利用した電子放出素子には、次のような問題があった。すなわち、電子放出するダイヤモンド表面に対向するダイヤモンド裏面に電子供給部を形成した場合、ダイヤモンドは絶縁体であるため、内部に多量の電流を流すことが困難で、電子放出量を増加させることに限界があった。また、ダイヤモンドの表面導電層を利用して電子放出を行う技術も着目されているが、この技術では表面導電層が抵抗として働いてしまうため、電子放出量の大幅な向上が図れなかった。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、電子放出量の多い電子放出素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、ダイヤモンドの表面の電子放出部から電子を放出する電子放出素子において、電子放出部に電子を供給するための電子供給部が、ダイヤモンドの表面に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る電子放出素子によれば、電気抵抗の小さい電子供給部がダイヤモンドの表面に設けられていることから、ダイヤモンド表面の電子放出部の近傍まで効率的に電子を運ぶことができ、これにより、ダイヤモンド表面に電子が効率的に供給され、電子放出量を増加させることができる。
【０００８】
また、本発明に係る他の電子放出素子は、ダイヤモンドの表面の電子放出部から電子を放出する電子放出素子において、電子放出部に電子を供給するための電子供給部がダイヤモンドの内部又は表面に設けられており、電子供給部は、金属層とされていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る他の電子放出素子は、ダイヤモンドの表面の電子放出部から電子を放出する電子放出素子において、電子放出部に電子を供給するための電子供給部がダイヤモンドの内部又は表面に設けられており、電子供給部は、黒鉛層又は導電性非晶質炭素層を含んでいることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る電子放出素子によれば、電気抵抗の小さな金属層、黒鉛層、又は導電性非晶質炭素層が電子供給部としてダイヤモンドの内部又は表面に設けられているため、この電子供給部を介してダイヤモンド表面の電子放出部に多量の電子を供給することができ、電子放出量を増加させることができる。
【００１１】
本発明に係る他の電子放出素子は、ダイヤモンドの表面の電子放出部から電子を放出する電子放出素子において、電子放出部に電子を供給するための電子供給部がダイヤモンドの内部に設けられており、電子供給部は、高濃度ボロンドーピング層とされていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る電子放出素子によれば、電気抵抗の小さな高濃度ボロンドーピング層が電子供給部としてダイヤモンドの内部に設けられているため、この電子供給部を介してダイヤモンド表面の電子放出部に多量の電子を供給することができ、電子放出量を増加させることができる。ここで、高濃度ボロンドーピング層とは、ボロンのドーピング濃度が１０¹⁹／ｃｍ³以上の層をいう。
【００１３】
また、本発明の電子放出素子において、電子供給部は、ダイヤモンドの内部において電子放出部と対向するように設けられていることが好ましい。このような構成を採用した場合、電子供給部から引き出される電子を電子放出部に容易に導入させることができ、電子放出部からの電子放出量を増加させることができる。
【００１４】
また、本発明の電子放出素子において、電子放出部は、ダイヤモンドの表面に成長させたダイヤモンド突起を有することが好ましい。このような構成を採用した場合、電子放出部と対向して配される電極とダイヤモンド突起との間隔は突出していない部分と比較して狭いため、電界がダイヤモンド突起に集中し、ダイヤモンド突起から電子が放出されやすくなる。このため、電子放出位置の制御が容易になる。
【００１５】
また、電子供給部は、ダイヤモンドの内部において、電子放出部に向けて突出した突出部を含んでいることが好ましい。このような構成を採用した場合、突出部に電界が集中し、突出部から電子放出部に電子が供給されやすくなる。このため、電子放出位置の制御が容易になる。
【００１６】
また、電子供給部は、イオン注入によって形成することが好ましい。例えば金属層は、金属イオンを注入するイオン注入によって形成することが好ましい。また、黒鉛又は導電性非晶質炭素層は、イオン注入によってダイヤモンドに照射損傷を与えて、導電性の非晶質炭素層に変化させたり、イオン注入後に熱処理を施して、ダイヤモンドを黒鉛化して導電性の黒鉛層を形成することが好ましい。このようにイオン注入技術を用いれば、マスク等を使用することによって、電子供給部のパターニングを容易に行うことができる。また、電子供給部の深さを容易に変えることができる。
【００１７】
また、イオン注入は、１ＭｅＶ以上のエネルギで金属イオンを注入することによって行われていることが好ましい。この程度のエネルギで金属イオンを打ち込めば、ダイヤモンドの内部に金属層を形成することができる。
【００１８】
また、イオン注入は、１０¹⁶ｃｍ^-2以上のドーズ量で金属イオンを注入することによって行われていることが好ましい。この程度のドーズ量で金属イオンを注入すれば、イオン注入層を金属的にすることができる。これにより、電子供給部が低抵抗になり、電子放出量を増加させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る電子放出素子の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００２０】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態の電子放出素子１を示す断面図である。同図に示すように、電子放出素子１は、内部に金属層からなる電子供給部２を有すると共に表層部に電子放出部４を有するダイヤモンド基板１０と、このダイヤモンド基板１０の電子放出部４と対向して配置された電子入射板２０と、上記電子供給部２及び電子入射板２０との間に電圧を印加する電源３０と、ダイヤモンド基板１０及び電子入射板２０を収容する真空容器４０と、を備えている。また、ダイヤモンド基板１０は、真空容器４０内で絶縁性の基台５０上に載置されている。
【００２１】
また、電子入射板２０は、電源３０によって電子供給部２よりも高電位とされている。このため、電子供給部２から電子放出部４に電子が供給され、さらに、電子放出部４から電子が放出されて当該電子が電子入射板２０に入射する。すなわち、金属層は、電子放出部４に電子を供給するための電子供給部２としての役割を果たしている。このように、本実施形態の電子放出素子１によれば、ダイヤモンドと比較して電気抵抗が大幅に小さい金属層が電子供給部２としてダイヤモンド基板１０の内部に設けられているため、この金属層を介して電子放出部４に多量の電子を供給することができ、電子放出量を増加させることができる。
【００２２】
本実施形態の金属層からなる電子供給部２は、いわゆるイオン注入法によって形成されている。詳しくは、ダイヤモンド基板１０に金属イオンを高ドーズ量注入することで注入層のイオン密度を高めて金属原子密度に相当する値にし、一種の金属層を形成している。このように金属層を形成するには、金属イオンのドーズ量を、１×１０¹⁶ｃｍ^-2以上にすることが好ましく、さらには１×１０¹⁷ｃｍ^-2以上であることが好ましい。また、イオン注入は、１ＭｅＶ以上のエネルギで行うことが好ましい。この程度のエネルギで金属イオンを打ち込めば、ダイヤモンド基板１０の内部に金属層からなる電子供給部２を形成することができる。また、ダイヤモンド基板１０に注入する金属イオンは、ダイヤモンドと反応しにくく電気抵抗の低いＣｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等であることが好ましい。また、Ａｌ、Ｍｇ等の軽元素、低抵抗金属元素であってもよい。
【００２３】
本実施形態の電子供給部２は、金属層とされているが、金属層の代わりに黒鉛層又は導電性の非晶質炭素層としてもよい。この場合、黒鉛層又は導電性の非晶質炭素層はイオン注入法により形成されるが、注入するイオンは上記金属イオンに限られず、不活性ガス、炭素、窒素等のイオンでも、ダイヤモンド結晶にイオン注入による損傷を与えられるイオン種であればよい。これらの照射損傷導入イオンのドーズ量は上記ドーズ量と同様に１×１０¹⁶ｃｍ^-2以上にすることが好ましく、さらには１×１０¹⁷ｃｍ^-2以上であることが好ましい。注入エネルギに関しても、上記と同様に１ＭｅＶ以上にすることが好ましい。さらに、照射損傷層を黒鉛化するには、不活性ガス雰囲気中で１０００℃以上の熱処理を施すことが好ましい。この際、５分間以上１０００℃以上の温度に保持すればさらに好適である。また、熱処理の温度降下時に水素を導入することで、表面の電子放出部を水素化することができる。
【００２４】
また、電子供給部２としての金属層は、ダイヤモンド基板１０の内部において電子放出部４と対向するように、換言すれば平面視において電子放出部４と重なるように形成されているため、金属層から引き出される電子を電子放出部４に容易に導入させることができ、電子放出部４からの電子放出量を増加させることができる。なお、金属層は、ダイヤモンド基板１０の深さ１０μｍ以内に形成することが好ましく、３μｍにするとさらに好適である。
【００２５】
また、ダイヤモンド基板１０は、ノンドープの絶縁体であっても電子をダイヤモンドの伝導帯に注入するため有効であり、さらに、ｎ型でもｐ型でもよく、電子放出部４の表面は酸素終端でも水素終端でもよい。なお、電子放出部４から電子を放出しやすくするためには、電子親和力が小さい水素終端にすることが好ましい。また、ダイヤモンド基板１０は、いわゆる高圧合成法や気相合成法で形成することができるが、面積を大きくしたり、不純物の含有率を低下させる観点からは、気相合成法によって形成することが好ましい。
【００２６】
また、電子放出部４は、放出電流値を安定させるという観点からは、一つの電子放出素子において複数個設けることが好ましい。さらに、電子放出部４をｎ型にドーピングすれば、電子の放出量を向上させることができる。
【００２７】
また、電子放出部４に電子を供給する電子供給部２として、金属層の代わりに高濃度ボロンドーピング層をダイヤモンド基板１０の内部に形成してもよい。ここで、高濃度ボロンドーピング層とは、ボロンのドーピング濃度が１０¹⁹／ｃｍ³以上の層をいう。このような構成とした場合も、電気抵抗の小さな高濃度ボロンドーピング層がダイヤモンド基板１０の内部に設けられているため、この高濃度ボロンドーピング層を介してダイヤモンド基板１０の電子放出部４に多量の電子を供給することができ、電子放出量を増加させることができる。
【００２８】
［第２実施形態］
図２は、本発明に係る電子放出素子の第２実施形態を示す断面図である。同図に示すように、電子放出素子１は、ダイヤモンド基板１０の表面に電子放出部４を有し、良導電性の電子供給部２も同様にダイヤモンド基板１０の表面すなわち電子入射板２０と対向する面に形成されている。電子放出部４の開口部は円形であり、その直径は５０μｍ以下とされている。なお、電子放出部４の開口部の形状は、方形にしてもよい。
【００２９】
電子放出部４の表面から電子放出が起こるが、ダイヤモンド基板１０の表面を良導電性の電子供給部２で覆うことにより、電子入射板２０とダイヤモンド基板１０の表面との間の電界が安定する。つまり、ダイヤモンド基板１０表面の殆どの部分は良導電性の電子供給部２で覆われており、この２電極間の電位差で決まる電界が与えられる。例えばダイヤモンド基板１０の裏面に電子供給部２の電極を設置した場合は、絶縁性のダイヤモンド基板１０が２電極間に挟まれており、この部分の不均一性によって電界の集中が起こり、その部分から電子放出が起こり制御性が悪い。本実施形態のように、ダイヤモンド基板１０の表面に電極としての電子放出部４を設けることにより、上記ダイヤモンド基板１０の不均一性による電界集中は起こらず、一様な安定な電界が形成される。この場合、電子供給部２の開口部である電子放出部４の部分において電子放出に伴って電界集中が起こることになり、ダイヤモンド基板の裏面に電子供給部２を設けた場合に比べて、一様で安定な電子放出特性を得ることができる。
【００３０】
さらに、本実施形態によれば、絶縁性のダイヤモンド基板１０の内部を電子伝導させることなく、電子放出部４まで電子を移動させることができる。また、ダイヤモンド基板１０の表面は水素終端により導電性を示しＮＥＡ特性を示すが、本実施形態の電子供給部２により、このＮＥＡ表面導電層に表面から直接電子を供給し、効率的に電子放出させることができる。この場合、上記良導電性の電子供給部２は、例えば金属薄膜を蒸着することによって形成できる。金属は電気抵抗の低いＣｕ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ等さらにはＡｌ，Ｍｇ等の軽元素、低抵抗金属元素であってもよい。マスク・フォトリソ技術などを使用することにより、任意の電子放出部４を形成することができる。
【００３１】
［第３実施形態］
図３は、本発明に係る電子放出素子の第３実施形態を示す図である。同図に示すように、本実施形態では、ダイヤモンド基板１０の電子放出部４の表面に、四角錐状のダイヤモンド突起１２が複数形成されている。このダイヤモンド突起１２は、反応性イオンエッチング法によって円柱状の隆起部分を形成した後に、当該隆起部分を表面の結晶性を利用して尖鋭化するという公知の技術によって得ることができる。本実施形態の電子放出素子１によれば、電子放出部４に対向する電子入射板２０とダイヤモンド突起１２との間隔は突出していない部分と比較して狭いため、電界がダイヤモンド突起１２に集中し、ダイヤモンド突起１２から電子が放出されやすくなる。このため、電子放出位置の制御が容易になる。また、電子入射板２０とダイヤモンド基板１０との傾きに多少の変動が生じた場合でも、電界印加量が最大になる点はダイヤモンド突起１２付近になり、電子放出を安定して行うことができる。
【００３２】
［第４実施形態］
次に、図４を参照して、本発明に係る電子放出素子の第４実施形態を説明する。本実施形態の電子放出素子１は、ダイヤモンド基板１０の電子放出部４の表面に四角錐状のダイヤモンド突起１２が複数形成されている。ダイヤモンド突起１２の底面の一辺は５０μｍ以下に形成されている。電子供給部２は、ダイヤモンド表面の上記各ダイヤモンド突起１２の間を覆うようにダイヤモンド基板１０の表面に形成されている。このように電子供給部２を配置することにより、上記第２実施形態で説明したように、一様で安定な電子放出を実現することができる。電気伝導性の電子供給部２が電子放出部４の電子放出が実際に起こるダイヤモンド突起１２の近傍に配置されているため、電界集中により、電子供給部２からダイヤモンド基板１０の表面への電子供給が効率的となり、ダイヤモンド基板１０の表面に供給された電子は、電子放出部４から効率的に放出される。
【００３３】
この場合、上記良導電性の電子供給部２は、例えば金属薄膜を蒸着することによって形成できる。金属は電気抵抗の低いＣｕ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ等さらにはＡｌ，Ｍｇ等の軽元素、低抵抗金属元素であってもよい。マスク・フォトリソ技術などを使用することにより、任意の電子放出部４を形成することができる。
【００３４】
［第５実施形態］
次に、図５を参照して、本発明に係る電子放出素子の第５実施形態を説明する。本実施形態の電子放出素子１は、電子供給部２が、電子放出部４に向けて突出した突出部１４を含んでいる点に特徴がある。突出部１４を形成するには、まず、ダイヤモンド基板１０に第３実施形態のようなダイヤモンド突起１２を形成し、次いで、ダイヤモンド基板１０に金属イオンを注入する。これにより、ダイヤモンド突起１２に倣った形状の突出部１４が形成される。本実施形態では突出部１４を形成した後に、ダイヤモンド突起をエッチングあるいは成長で除去しているが、ダイヤモンド突起を残しておいてもよい。そして、本実施形態の電子放出素子１によれば、電子入射板２０と突出部１４との間隔は突出していない部分と比較して狭いため、突出部１４に電界が集中し、突出部１４から電子放出部４に電子が供給されやすくなる。このため、電子放出位置の制御が容易になる。また、電子入射板２０とダイヤモンド基板１０との傾きに多少の変動が生じた場合でも、電界印加量が最大になる点は突出部１４付近になり、電子放出を安定して行うことができる。
【００３５】
なお、このような突出部１４を用いる技術は、ダイヤモンド基板１０の内部に電子供給部として金属層を形成する場合に限られず、黒鉛層、導電性非晶質炭素層、又は高濃度ボロンドーピング層を形成する場合にも適用することができる。高濃度ボロンドーピング層を形成する場合に適用するにあたっては、まず、ボロンドーピング層の表面の結晶性を利用し、当該表面を尖鋭化して突出部１４を形成した後に、当該ドーピング層の上にダイヤモンドのノンドーピング層を積層する。
【００３６】
次に、第１実施形態の電子放出素子１の特性をシミュレートした結果について説明する。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１実施形態の電子放出素子１と特性を対比させるために作製した比較例である。図６（ａ）の比較例は、ボロンが低濃度（５ｐｐｍ）ドーピングされたダイヤモンド基板１０の下面（外部）に電極７２を設けたものであり、図６（ｂ）の比較例は、ダイヤモンド基板１０の領域１０ａにボロンを低濃度（１０ｐｐｍ）ドーピングしたものであり、図６（ｃ）の比較例は、ダイヤモンド基板１０の表面導電層７４を電子の供給路として利用したものである。なお、上記第２実施形態の電子放出素子は、図６（ｃ）の表面導電層を電子供給路として利用するものとは異なり、この表面導電層の上部又はこれに重ねるように電子供給部を形成したものである。
【００３７】
図７は、第１実施形態の電子放出素子１及び上記各比較例について、印加電圧（横軸）と、電源３０と電子入射板２０の間を流れた電流（縦軸）との関係を示したグラフである。図中、黒丸は電子放出素子の理想的な特性を示し、白抜きの丸は第１実施形態の電子放出素子１の特性を示し、黒三角は図６（ａ）の比較例の特性を示し、白抜きの三角は図６（ｂ）の比較例の特性を示し、白抜きの四角は図６（ｃ）の比較例の特性を示している。このグラフから分かるように、第１実施形態の電子放出素子１は、他の例と比較して電圧−電流特性が理想値に最も近い。このため、電子放出部４から放出される電子の量も、他の例と比較して最も多くなると予想される。なお、上記第２実施形態の表面導電層の上部又はこれと重なるようにして電子供給部を形成した電子放出素子の特性は、図７の白抜きの丸の特性とほぼ同じであった。
【００３８】
次に、図８及び図９を参照して、ダイヤモンド基板にＣｕ及びＡｌの２種類の金属イオンを注入するにあたって、注入エネルギ及びドーズ量を種々変更した場合の実験結果について説明する。図８は、ダイヤモンド基板中の金属イオンの分布を示すグラフである。なお、Ａｌイオンは３ＭｅＶでダイヤモンド基板に注入し、Ｃｕイオンは８ＭｅＶで注入した。このグラフより、１×１０²¹ｃｍ^-3を超える濃度でＡｌ及びＣｕ原子がダイヤモンド中に分布しており、一種の金属層が形成されていることが分かった。
【００３９】
図９は、金属イオンの注入量とシート抵抗との関係を示す表である。この表の上２欄から分かるように、注入量が１×１０¹⁶ｃｍ^-2以上であれば、シート抵抗値は１．０ｋΩ〜２０ｋΩと低い値を示す。これに対し、表の下２欄から分かるように、注入量が１０¹⁴ｃｍ^-2オーダーの場合は、シート抵抗値が２桁程増加して金属層の導電率が低くなる。以上より、金属イオンの注入量を１×１０¹⁶ｃｍ^-2以上にすれば、電子放出素子の電子放出量を増加できることが分かる。
【００４０】
次に、図１０及び図１１を参照して、上記第５実施形態に係る電子放出素子における最大電界位置の安定性について説明する。図１０のように、幅２ｍｍのダイヤモンド基板１０内に一つの突出部１４を有する電子供給部２を形成した。また、突出部１４は、電子供給部２の中心から幅方向に約０．３ｍｍずらした位置に形成した。図１１は、図１０に示す電子入射板２０を角度θだけ傾けた場合の最大電界位置を示すシミュレーション結果である。角度θが０゜の場合、すなわち電子供給部２と電子入射板２０とが平行な場合は、最大電界は突出部１４のある位置に生じる。また、角度θを−２゜〜＋２゜の範囲で変化させた場合も、最大電界は突出部１４のある位置に生じた。このように、電子入射板２０とダイヤモンド基板１０との傾きに多少の変動が生じた場合でも、最大電界は突出部１４付近になり、このような突出部１４を備えた電子放出素子によれば、電子放出を安定して行えることが予想される。
【００４１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、ダイヤモンド突起の形状は四角錐に限られず、四角錐台等の他の形状にしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電子放出素子によれば、電気抵抗の小さい電子供給部がダイヤモンドの表面に設けられていることから、ダイヤモンド表面の電子放出部の近傍まで効率的に電子を運ぶことができ、これにより、ダイヤモンド表面に電子が効率的に供給され、電子放出量を増加させることができる。
【００４３】
また、本発明に係る他の電子放出素子によれば、電気抵抗の小さな金属層、高濃度ボロンドーピング層、黒鉛層、又は導電性非晶質炭素層が電子供給部としてダイヤモンドの内部又は表面に設けられているため、この電子供給部を介してダイヤモンド表面の電子放出部に多量の電子を供給することができ、電子放出量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子放出素子の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る電子放出素子の第２実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る電子放出素子の第３実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る電子放出素子の第４実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る電子放出素子の第５実施形態を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１実施形態の電子放出素子と特性を対比させるために作製した比較例を示す図である。
【図７】第１実施形態の電子放出素子及び図６に示した比較例について、印加電圧と、電源と電子入射板の間を流れた電流との関係を示すグラフである。
【図８】ダイヤモンド基板にＣｕ及びＡｌの２種類の金属イオンを注入した場合の金属イオンの分布を示す実験結果である。
【図９】金属イオンの注入量とシート抵抗との関係を示すチャートである。
【図１０】第５実施形態の電子放出素子の最大電界位置の安定性を示すために用いた素子を示す図である。
【図１１】図１０に示す電子入射板を角度θだけ傾けた場合の最大電界位置を示すシミュレーション結果である。
【符号の説明】
１…電子放出素子、２…電子供給部（金属層）、４…電子放出部、１０…ダイヤモンド基板、１２…ダイヤモンド突起、１４…突出部、２０…電子入射板、４０…真空容器。

Claims

ダイヤモンドの表面の電子放出部から電子を放出する電子放出素子において、
前記電子放出部に電子を供給するための電子供給部が前記ダイヤモンドの内部に設けられており、
前記電子供給部は、金属イオンを注入するイオン注入によって形成された金属層とされていることを特徴とする電子放出素子。
前記電子供給部は、前記ダイヤモンドの内部において前記電子放出部と対向するように設けられていることを特徴とする請求項１記載の電子放出素子。
前記電子放出部は、前記ダイヤモンドの表面に形成されたダイヤモンド突起を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子放出素子。
前記電子供給部は、前記ダイヤモンドの内部において、前記電子放出部に向けて突出した突出部を含んでいることを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか一項記載の電子放出素子。
前記イオン注入は、１ＭｅＶ以上のエネルギで前記金属イオンを注入することによって行われていることを特徴とする請求項１記載の電子放出素子。
前記イオン注入は、１０^１６ｃｍ^−２以上のドーズ量で前記金属イオンを注入することによって行われていることを特徴とする請求項１記載の電子放出素子。