JP6459135B2 - エミッタの製造方法 - Google Patents
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Description
本願は、2015年3月2日に、日本に出願された特願2015−039959号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
前記ナノワイヤの長手方向は、前記炭化ハフニウム単結晶の<100>、<110>または<111>の結晶方向に一致してもよい。
前記ナノワイヤの長手方向は、前記炭化ハフニウム単結晶の<100>の結晶方向に一致し、前記端部は、少なくとも{111}および{110}面を有してもよい。
本発明の電子銃は少なくともエミッタを備え、前記エミッタが、上述のナノワイヤを備えたエミッタであり、これにより上記課題を解決する。
前記エミッタは、ニードルおよびフィラメントをさらに備えており、前記ナノワイヤは、タングステン(W)、タンタル(Ta)、プラチナ(Pt)、レニウム(Re)およびカーボン(C)からなる群から選択された元素からなるニードルを介してフィラメントに取り付けられていてもよい。
前記電子銃は、冷陰極電界放出電子銃またはショットキー電子銃であってもよい。
本発明の電子機器は電子銃を備え、前記電子銃が上述の電子銃であり、前記電子機器は、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡、オージェ電子分光器、電子エネルギー損失分光器、および、エネルギー分散型電子分光器からなる群から選択され、これにより上記課題を解決する。
本発明のエミッタの製造方法は、炭化ハフニウム単結晶からなるナノワイヤを酸素を含有する雰囲気中で加熱するステップを包含し、前記加熱するステップにおいて、酸素分圧は5×10 −9 Pa以上5×10 −8 Pa以下の範囲であり、加熱温度は500℃以上700℃以下の範囲であり、加熱時間は3分以上7分以下の範囲であり、これにより上記課題を解決する。
前記炭化ハフニウム単結晶からなるナノワイヤは、化学的気相蒸着法(CVD)、気相−液相−固相(VLS)法、スパッタ法、レーザアブレーション法、および、テンプレート法からなる群から選択される方法で製造されてもよい。
前記加熱するステップに先立って、前記炭化ハフニウム単結晶からなるナノワイヤの一端の表面を電界蒸発するステップをさらに包含してもよい。
前記電界蒸発するステップに続いて、前記表面をフラッシングするステップをさらに包含してもよい。
実施の形態1では、本発明の一実施形態に係るエミッタおよびその製造方法について詳述する。
実施の形態2では、本発明の一実施形態に係るエミッタを備えた電子銃について詳述する。
参考例1では、炭化ハフニウム(HfC)単結晶からなるナノワイヤをCVD法により製造した。
HfCl4(気)+CH4(気)→HfC(固)+4HCl(気)
図8は、参考例1による<110>結晶方向を有するHfC単結晶からなるナノワイヤの低倍率TEM像(A)およびHRTEM像(B)である。
図9は、参考例1による<111>結晶方向を有するHfC単結晶からなるナノワイヤの低倍率TEM像(A)およびHRTEM像(B)である。
比較例2では、参考例1で得た<100>ナノワイヤを用いて、エミッタを製造した。
比較例3では、参考例1で得た<110>ナノワイヤを用いて、エミッタを製造した。<100>ナノワイヤに代えて、<110>ナノワイヤを用いた以外は、比較例2と同様の手順でエミッタを製造した。
比較例4では、参考例1で得た<111>ナノワイヤを用いて、エミッタを製造した。<100>ナノワイヤに代えて、<111>ナノワイヤを用いた以外は、比較例2と同様の手順でエミッタを製造した。
比較例2で製造したエミッタにおいて、<100>結晶方向を有するHfC単結晶からなるナノワイヤの電子を放出すべき端部を酸化ハフニウム(HfO2)で被覆した。
比較例3で製造したエミッタにおいて、実施例5と同様に、<110>結晶方向を有するHfC単結晶からなるナノワイヤの電子を放出すべき端部を酸化ハフニウム(HfO2)で被覆した。得られたエミッタの電界放出電流の時間依存性を測定した。
比較例4で製造したエミッタにおいて、実施例5と同様に、<111>結晶方向を有するHfC単結晶からなるナノワイヤの電子を放出すべき端部を酸化ハフニウム(HfO2)で被覆した。得られたエミッタの電界放出電流の時間依存性を測定した。
110 炭化ハフニウム(HfC)単結晶
120 酸化ハフニウム(HfO2)
210 半球状面
400 電子銃
410、1000 エミッタ
420 フィラメント
430、1010 ニードル
440 電極
450 引出電源
460 引出電極
470 加速電源
480 加速電極
500 製造装置
510 ガス原料供給源
520 ライン
530 反応チャンバ
540 ドライヤ
550 ポンプ
560 HfCl4粉末
570 グラファイト基板
1030 カーボンパッド
Claims (6)
- ナノワイヤを備えたエミッタの製造方法であって、
前記ナノワイヤは、炭化ハフニウム(HfC)単結晶からなり、
少なくとも前記炭化ハフニウム単結晶の電子を放出すべき端部は、酸化ハフニウム(HfO 2 )で被覆されており、
前記ナノワイヤの短手方向の長さは10nm以上60nm以下であり、
前記ナノワイヤの長手方向の長さは5μm以上30μm以下であり、
前記酸化ハフニウムの厚さは、1nm以上5nm以下であり、
前記電子を放出すべき端部の形状は、電界蒸発処理により半球状であり、
前記炭化ハフニウム単結晶からなるナノワイヤを、酸素を含有する雰囲気中で加熱するステップを包含し、
前記加熱するステップにおいて、酸素分圧は5×10−9Pa以上5×10−8Pa以下の範囲であり、加熱温度は500℃以上700℃以下の範囲であり、加熱時間は3分以上7分以下の範囲である、方法。 - 前記炭化ハフニウム単結晶からなるナノワイヤは、化学的気相蒸着法(CVD)、気相−液相−固相(VLS)法、スパッタ法、レーザアブレーション法、および、テンプレート法からなる群から選択される方法で製造される、請求項1に記載の方法。
- 前記加熱するステップに先立って、前記炭化ハフニウム単結晶からなるナノワイヤの一端の表面を電界蒸発するステップをさらに包含する、請求項1または2のいずれかに記載の方法。
- 前記電界蒸発するステップに続いて、前記表面をフラッシングするステップをさらに包含する、請求項3に記載の方法。
- 前記ナノワイヤの長手方向は、前記炭化ハフニウム単結晶の<100>、<110>または<111>の結晶方向に一致する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ナノワイヤの長手方向は、前記炭化ハフニウム単結晶の<100>の結晶方向に一致し、
前記端部は、少なくとも{111}および{110}面を有する、請求項5に記載の方法。
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