JPH0421295B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0421295B2 JPH0421295B2 JP27522084A JP27522084A JPH0421295B2 JP H0421295 B2 JPH0421295 B2 JP H0421295B2 JP 27522084 A JP27522084 A JP 27522084A JP 27522084 A JP27522084 A JP 27522084A JP H0421295 B2 JPH0421295 B2 JP H0421295B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- emitter
- field
- oxycarbide
- titanium
- single crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
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- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はチタンオキシカーバイドフイールドエ
ミツターの製造方法に関する。
ミツターの製造方法に関する。
フイールドエミツターからの放射電流は、輝度
が大きく、放射電線のエネルギー幅が小さく、し
かも点光源に近いなどの優れた性質を持つている
ので、これは高分解能電子顕微鏡、電子線ホログ
ラフイー電顕、ナノメートルリソグラフイー等の
分野において不可欠のものである。
が大きく、放射電線のエネルギー幅が小さく、し
かも点光源に近いなどの優れた性質を持つている
ので、これは高分解能電子顕微鏡、電子線ホログ
ラフイー電顕、ナノメートルリソグラフイー等の
分野において不可欠のものである。
従来技術
従来、フイールドエミツターとしては、Ｗが実
用化されてきたが、このフイールドエミツターは
電流の安定性に問題があり、広い応用を疎外して
いる。
用化されてきたが、このフイールドエミツターは
電流の安定性に問題があり、広い応用を疎外して
いる。
また炭化チタン単結晶からなるフイールドエミ
ツターも知られている。しかし、このフイールド
エミツターからの放射電子は、チツプ先端近傍か
ら放射状に放出され、いくつかの電子ビーム塊に
分れる問題点がある。
ツターも知られている。しかし、このフイールド
エミツターからの放射電子は、チツプ先端近傍か
ら放射状に放出され、いくつかの電子ビーム塊に
分れる問題点がある。
本発明者らはこの問題点を解決すべく研究の結
果、さきにこのフイールドエミツターの軸方位を
〈110〉方位に選ぶことにより、放射電子ビームの
方向をエミツター軸方位にすることを開発し得た
（特願昭58−199605号参照）。
果、さきにこのフイールドエミツターの軸方位を
〈110〉方位に選ぶことにより、放射電子ビームの
方向をエミツター軸方位にすることを開発し得た
（特願昭58−199605号参照）。
発明の目的
本発明の目的は高輝度でさらに優れた電子放射
特性を示すチタンオキシカーバイドフイールドエ
ミツターの製造方法を提供するにある。
特性を示すチタンオキシカーバイドフイールドエ
ミツターの製造方法を提供するにある。
発明の構成
本発明者らはチタンオキシカーバイドフイール
ドエミツターについて研究を続けた結果、炭化チ
タン単結晶エミツターを酸素ガス中で900〜1400
℃で熱処理して、その表面をオキシカーバイド化
した後、超高真空下で107V／cm以上の強電界を
印加すると、エミツシヨンパターンが変化し、安
定な特性を示すフイールドエミツターが得られる
ことを究明し得た。この知見に基いて本発明を完
成した。
ドエミツターについて研究を続けた結果、炭化チ
タン単結晶エミツターを酸素ガス中で900〜1400
℃で熱処理して、その表面をオキシカーバイド化
した後、超高真空下で107V／cm以上の強電界を
印加すると、エミツシヨンパターンが変化し、安
定な特性を示すフイールドエミツターが得られる
ことを究明し得た。この知見に基いて本発明を完
成した。
本発明の要旨は、炭化チタン単結晶エミツター
を酸素ガス中で900〜1400℃で熱処理して、該エ
ミツターの表面をオキシカーバイド化した後、超
高真空下で107V／cm以上の強電界を印加するこ
とを特徴とするチタンオキシカーバイドフイール
ドエミツターの製造方法にある。
を酸素ガス中で900〜1400℃で熱処理して、該エ
ミツターの表面をオキシカーバイド化した後、超
高真空下で107V／cm以上の強電界を印加するこ
とを特徴とするチタンオキシカーバイドフイール
ドエミツターの製造方法にある。
本発明において使用する炭化チタン単結晶エミ
ツターは、TiC単結晶ロツドから切り出した、例
えば、0.2×0.2×３mmの直方体の先端を電解研磨
法により約0.1μmの先端径とし、このエミツター
を超高真空下で1500℃でフラツシユ加熱する。こ
れにより清浄表面とすると共にチツプ先端を
（100），（111）面で覆われた形状のものにする。
例えば、TiC〈110〉エミツターの場合は第１図に
示すような形状のものとなる。このTiC＜110＞
エミツターからのエミツシヨンパターンは第２図
に示すようになる。（なお、斜線部分は電子ビー
ムのあたつた部分を示す。これはチツプ先端の
〈100〉，〈111〉の各結晶面から作られる尖つた部
分からのエミツシヨンに対応する。このTiCのエ
ミツシヨンパターンは電界強度の大きい個所から
の電子のエミツシヨンで説明できる。
ツターは、TiC単結晶ロツドから切り出した、例
えば、0.2×0.2×３mmの直方体の先端を電解研磨
法により約0.1μmの先端径とし、このエミツター
を超高真空下で1500℃でフラツシユ加熱する。こ
れにより清浄表面とすると共にチツプ先端を
（100），（111）面で覆われた形状のものにする。
例えば、TiC〈110〉エミツターの場合は第１図に
示すような形状のものとなる。このTiC＜110＞
エミツターからのエミツシヨンパターンは第２図
に示すようになる。（なお、斜線部分は電子ビー
ムのあたつた部分を示す。これはチツプ先端の
〈100〉，〈111〉の各結晶面から作られる尖つた部
分からのエミツシヨンに対応する。このTiCのエ
ミツシヨンパターンは電界強度の大きい個所から
の電子のエミツシヨンで説明できる。
このような清浄表面を持つたTiCチツプを、酸
素ガス中で例えば10-6Torrの下で900〜1400℃で
加熱する。これにより、表面にオキシカーバイド
ができる。加熱時間は5L（ラングミユアー）、（Ｌ
＝10-6Torr×1sec）以上になるように選ぶ。加
熱温度が900℃未満および1400℃超では、エミツ
シヨンパターンは清浄表面からのエミツシヨンパ
ターンと本質的に同じであり、又電子放射特性も
改善されない。したがつて加熱温度は900〜1400
℃であることが好ましい。チツプ表面をオキシカ
ーバイド化した後、超高真空下で全電流を10μA
〜20μAにより、30分以上電子ビームを放射し
（すなわち、107V／cm以上の強電界の印加に相当
する）つづけると、エミツシヨンパターンが第２
図から第３図に変化する。なお、斜線部分が電子
ビームのあたつた個所で、点線部分は清浄表面か
らのエミツシヨンパターンを示す。
素ガス中で例えば10-6Torrの下で900〜1400℃で
加熱する。これにより、表面にオキシカーバイド
ができる。加熱時間は5L（ラングミユアー）、（Ｌ
＝10-6Torr×1sec）以上になるように選ぶ。加
熱温度が900℃未満および1400℃超では、エミツ
シヨンパターンは清浄表面からのエミツシヨンパ
ターンと本質的に同じであり、又電子放射特性も
改善されない。したがつて加熱温度は900〜1400
℃であることが好ましい。チツプ表面をオキシカ
ーバイド化した後、超高真空下で全電流を10μA
〜20μAにより、30分以上電子ビームを放射し
（すなわち、107V／cm以上の強電界の印加に相当
する）つづけると、エミツシヨンパターンが第２
図から第３図に変化する。なお、斜線部分が電子
ビームのあたつた個所で、点線部分は清浄表面か
らのエミツシヨンパターンを示す。
このようにして得られたフイールドエミツター
は、電流雑音が±0.2％以下、ドリフトは±0.2
％／hr以下の優れた特性を示す。その電子放射特
性は第４図に示す通りであり、一定の電流値を示
し極めて安定である。この実験条件は真空度5.0
×10-11Torr、印加電圧1400Vで行つたものであ
る。
は、電流雑音が±0.2％以下、ドリフトは±0.2
％／hr以下の優れた特性を示す。その電子放射特
性は第４図に示す通りであり、一定の電流値を示
し極めて安定である。この実験条件は真空度5.0
×10-11Torr、印加電圧1400Vで行つたものであ
る。
なお、このような特性は炭化チタン単結晶の方
位に関係なく得られる。
位に関係なく得られる。
実施例
先端径0.1μmのTiC0.96〈110〉フイールドエミツ
ターを10-10〜10-11Torrの超高真空下にセツト
し、1500℃にフラツシユ加熱した。この系に酸素
ガスを導入し、１×10-6Torrの真空度にした後、
1100℃で10秒間加熱してチツプ表面を酸化した。
この後、５×10-11Torrの真空下で全電流10μAを
30分間以上放射し（107V／cm以上の強電界の印
加）てエミツシヨンパターンを変化させた。
ターを10-10〜10-11Torrの超高真空下にセツト
し、1500℃にフラツシユ加熱した。この系に酸素
ガスを導入し、１×10-6Torrの真空度にした後、
1100℃で10秒間加熱してチツプ表面を酸化した。
この後、５×10-11Torrの真空下で全電流10μAを
30分間以上放射し（107V／cm以上の強電界の印
加）てエミツシヨンパターンを変化させた。
上記製法によつて得たフイールドエミツターの
電流雑音は±0.2％以下、ドリフトは±0.2％／hr
以下で、その電流特性は第４図に示す通りであつ
た。
電流雑音は±0.2％以下、ドリフトは±0.2％／hr
以下で、その電流特性は第４図に示す通りであつ
た。
第１図はTiC〈110〉エミツターの1500℃フラツ
シユ加熱後の先端形状、第２図は第１図のエミツ
ターからのエミツシヨンパターン、第３図は第１
図のエミツターチツプの表面を酸化処理した後の
エミツシヨンパターン、第４図は本発明の方法で
製造したエミツターの全電流と時間との関係図で
あり、この時の実験条件は真空度5.0×
10-11Torr、印加電圧1400Vである。
シユ加熱後の先端形状、第２図は第１図のエミツ
ターからのエミツシヨンパターン、第３図は第１
図のエミツターチツプの表面を酸化処理した後の
エミツシヨンパターン、第４図は本発明の方法で
製造したエミツターの全電流と時間との関係図で
あり、この時の実験条件は真空度5.0×
10-11Torr、印加電圧1400Vである。
Claims (1)
- １ 炭化チタン単結晶エミツターを酸素ガス中で
900〜1400℃で熱処理して、該エミツターの表面
をオキシカーバイド化した後、超高真空下で
107V／cm以上の強電界を印加することを特徴と
するチタンオキシカーバイドフイールドエミツタ
ーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59275220A JPS61190830A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | チタンオキシカーバイドエミッターの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59275220A JPS61190830A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | チタンオキシカーバイドエミッターの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61190830A JPS61190830A (ja) | 1986-08-25 |
| JPH0421295B2 true JPH0421295B2 (ja) | 1992-04-09 |
Family
ID=17552373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59275220A Granted JPS61190830A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | チタンオキシカーバイドエミッターの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61190830A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7888654B2 (en) * | 2007-01-24 | 2011-02-15 | Fei Company | Cold field emitter |
| JP2011065899A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Nuflare Technology Inc | 電子銃用のエミッタ製造方法 |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP59275220A patent/JPS61190830A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61190830A (ja) | 1986-08-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |