JPH07192604A - Field emission type electron emitter - Google Patents

Field emission type electron emitter

Info

Publication number
JPH07192604A
JPH07192604A JP33204293A JP33204293A JPH07192604A JP H07192604 A JPH07192604 A JP H07192604A JP 33204293 A JP33204293 A JP 33204293A JP 33204293 A JP33204293 A JP 33204293A JP H07192604 A JPH07192604 A JP H07192604A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound
protrusion
emitter
field emission
film
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.)
Pending
Application number
JP33204293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Majima
豊 真島
Hideyuki Nishizawa
秀之 西沢
Shuji Hayase
修二 早瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP33204293A priority Critical patent/JPH07192604A/en
Publication of JPH07192604A publication Critical patent/JPH07192604A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To improve electron emitting efficiency while preventing an emitter point end diameter from increasing and an emitter point end from melting destruction due to oxidation and sputtering. CONSTITUTION:A cone-shaped Si protrusion 2, for instance, provided on an Si (100) substrate 1 or the like and an organic metal compound film 3 provided so as to cover a surface of this protrusion 2 and selected from an organic silicon compound and organic germanium compound, chemically connected to a surface of the Si protrusion 2, are provided. Or a conductive compound, selected from an organic silicon high molecular compound, organic germanium high molecular compound and a fluorine compound, chemically connected to at least a point end part surface of the Si protrusion is provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロサイズ電界放
出型電子エミッタに関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to micro-sized field emission electron emitters.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロサイズ電界放出型電子エミッタ
は、マイクロ電子管、薄型ディスプレイ、SEM、真空
圧計、STM等に用いる高密度電子電流源として注目さ
れており、高性能化、高信頼性化、高安定化等を目指し
て、研究、開発が進められている。マイクロサイズ電子
エミッタにおける電子放出機構としては、熱電子放出
型、電界放出型、半導体型が知られている。それらの中
で、マイクロサイズ電界放出型電子エミッタは、マイク
ロサイズの円錐あるいは多角錐形状のエミッタの先端か
ら電界により電子を放出させるものである。
2. Description of the Related Art Micro-sized field emission electron emitters are attracting attention as high-density electron current sources used for micro electron tubes, thin displays, SEMs, vacuum pressure gauges, STMs, etc., and have high performance, high reliability, and high reliability. Research and development are underway with the aim of stabilization. Thermionic emission type, field emission type, and semiconductor type are known as electron emission mechanisms in micro-sized electron emitters. Among them, the micro-sized field emission type electron emitter emits electrons by an electric field from the tip of a micro-sized conical or polygonal pyramid shaped emitter.

【0003】上述したようなマイクロサイズ電界放出型
電子エミッタの製造方法としては、以下に示すような 2
通りの方法が一般的に用いられている。 1つはマイクロ
サイズのマスク穴を通して金属蒸着を行い、円錐形状の
エミッタを作製する方法である。また、他の方法はシリ
コンの異方性エッチングを利用して、多角錐形状のエミ
ッタを作製する方法であり、このようなシリコンの異方
性エッチングを用いた、いわゆるグレイ(Gray)式と呼ば
れるエミッタは、最近の半導体加工技術の進展に伴い、
大面積に均一かつ先端径の小さいエミッタを多数同時に
形成することが可能であるため注目されている。
A method of manufacturing the above-mentioned micro-sized field emission type electron emitter is as follows.
The following methods are commonly used. One is a method of producing a cone-shaped emitter by performing metal vapor deposition through a micro-sized mask hole. Another method is a method of producing a polygonal pyramid-shaped emitter by utilizing anisotropic etching of silicon, which is called the so-called Gray formula using such anisotropic etching of silicon. With the recent progress in semiconductor processing technology, emitters are
It has attracted attention because it is possible to simultaneously form a large number of emitters having a large area and a small tip diameter.

【0004】ところで、電界放出型電子エミッタの電界
放出特性や寿命特性等を決定する最も重要な因子は、エ
ミッタの先端径、その均一性および耐久性である。しか
しながら、上述したような従来の電界放出型電子エミッ
タは、放出電子電流密度が比較的小さな値で飽和しやす
いため、エミッタ先端に集中した電子電流の加熱効果に
よって、エミッタ先端の溶融破壊が生じやすいという欠
点を有していた。また、溶融破壊には至らなくとも、エ
ミッタ表面の酸化やスパッタリングにより、エミッタの
先端径が増加しやすいという欠点を有していた。
By the way, the most important factors that determine the field emission characteristics and life characteristics of a field emission electron emitter are the tip diameter of the emitter, its uniformity and durability. However, in the conventional field emission electron emitter as described above, the emission electron current density is likely to be saturated at a relatively small value, and thus the melting effect of the emitter tip is likely to occur due to the heating effect of the electron current concentrated at the emitter tip. It had a drawback. Further, there is a drawback that the tip diameter of the emitter is apt to increase due to oxidation or sputtering of the emitter surface even if it does not melt and break.

【0005】また、従来の電界放出型電子エミッタにお
いては、エミッタの先端径に関しても必ずしも満足のい
くものではなく、電界放出効率をより一層高めるため
に、微小径で均一な先端部を有するエミッタが求められ
ている。
Further, in the conventional field emission type electron emitter, the tip diameter of the emitter is not always satisfactory, and in order to further improve the field emission efficiency, an emitter having a small diameter and a uniform tip is required. It has been demanded.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の電界放出型電子エミッタにおいては、エミッタ表面の
酸化やスパッタリングによるエミッタ先端径の増加やエ
ミッタ先端の溶融破壊等が生じやすいという問題があっ
た。また、エミッタの先端径に関しても必ずしも満足の
いくものではなく、電界放出効率をより一層高めるため
に、微小径で均一な先端部を有する電界放出型電子エミ
ッタが求められている。
As described above, the conventional field emission type electron emitter has a problem that the emitter tip diameter is increased or the emitter tip is melted and broken due to the oxidation or sputtering of the emitter surface. It was Further, the tip diameter of the emitter is not always satisfactory, and in order to further improve the field emission efficiency, a field emission type electron emitter having a minute diameter and a uniform tip is required.

【0007】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、酸化やスパッタリングによるエミッ
タ先端径の増加やエミッタ先端の溶融破壊を防止した電
界放出型電子エミッタを提供することを目的としてお
り、さらには電子放出効率の向上を図った電界放出型電
子エミッタを提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a field emission type electron emitter in which the emitter tip diameter is prevented from increasing due to oxidation or sputtering, and the emitter tip is prevented from being melted and broken. Further, it is an object of the present invention to provide a field emission type electron emitter with improved electron emission efficiency.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明における第1の電
界放出型電子エミッタは、基板上に設けられた導体およ
び半導体のいずれかよりなる錐状突起と、前記錐状突起
の表面を覆うように設けられ、前記錐状突起表面と化学
的に結合した有機ケイ素化合物および有機ゲルマニウム
化合物から選ばれた有機金属化合物膜とを具備すること
を特徴としている。
A first field emission type electron emitter according to the present invention covers a pyramidal projection made of either a conductor or a semiconductor provided on a substrate and a surface of the pyramidal projection. And an organometallic compound film selected from an organosilicon compound and an organogermanium compound chemically bonded to the surface of the conical protrusion.

【0009】また、第2の電界放出型電子エミッタは、
基板上に設けられた導体および半導体のいずれかよりな
る錐状突起と、前記錐状突起の少なくとも先端部表面と
化学的に結合した有機ケイ素高分子化合物、有機ゲルマ
ニウム高分子化合物およびフラーレン化合物から選ばれ
た導電性化合物とを具備することを特徴としている。本
発明の電界放出型電子エミッタにおいて、基板上の錐状
突起は例えばCr、Mo、 TiC等の導体またはSi等の半導体
より形成されてなる。また、このような錐状突起表面と
化学的に結合させた有機金属化合物、もしくは有機金属
高分子化合物(有機ケイ素高分子化合物または有機ゲル
マニウム高分子化合物)は、SiまたはGeの不飽和結合あ
るいは環状構造を有する有機金属化合物を原料とするも
のであり、このような原料としては、下記の一般式(1)
や(2) で表されるものが例示される。
The second field emission type electron emitter is
A pyramidal protrusion made of any one of a conductor and a semiconductor provided on a substrate, and selected from an organosilicon polymer compound, an organic germanium polymer compound and a fullerene compound chemically bonded to at least the tip surface of the pyramidal protrusion. And a conductive compound. In the field emission electron emitter of the present invention, the conical protrusions on the substrate are formed of a conductor such as Cr, Mo, TiC or a semiconductor such as Si. In addition, such an organometallic compound or an organometallic polymer compound (organosilicon polymer compound or organogermanium polymer compound) chemically bonded to the surface of the conical protrusion is an unsaturated bond of Si or Ge or a cyclic compound. An organic metal compound having a structure is used as a raw material, and such a raw material has the following general formula (1):
The one represented by or (2) is exemplified.

【0010】[0010]

【化1】 [Chemical 1]

【化2】 また、本発明で用いられるフラーレン化合物は、炭素数
が60あるいは70の球状構造の炭素化合物である。
[Chemical 2] The fullerene compound used in the present invention is a carbon compound having a spherical structure having a carbon number of 60 or 70.

【0011】第1の発明による電界放出型電子エミッタ
は、上述したような不飽和結合あるいは環状構造を有す
る有機金属化合物を真空下で加熱気化し、錐状突起の表
面上で開裂させ、気相反応により錐状突起表面と化学的
に結合させることにより、錐状突起表面を覆うように形
成した有機金属化合物膜を有するものである。
In the field emission type electron emitter according to the first invention, an organometallic compound having an unsaturated bond or a ring structure as described above is vaporized by heating under vacuum, and is cleaved on the surface of the conical protrusion to form a vapor phase. It has an organometallic compound film formed so as to cover the surface of the conical protrusion by chemically bonding to the surface of the conical protrusion by a reaction.

【0012】上述したような有機金属化合物膜は、錐状
突起表面と化学的に結合した形態を有しているため、電
子放出時における錐状突起表面の酸化やスパッタリング
等を防止する機能を有している。また、この有機金属化
合物膜自体は、エミッタからの電子放出を阻害しないの
みならず、逆に電界放出効率の向上に寄与する。上記有
機金属化合物膜は、有機金属化合物の単量体、多量体あ
るいはこれらの混合物のいずれの形態であってもよく、
有機金属化合物膜の膜厚としては、単分子層以上であれ
ば十分である。
Since the organometallic compound film as described above has a form chemically bonded to the surface of the conical protrusion, it has a function of preventing oxidation or sputtering of the surface of the conical protrusion during electron emission. is doing. Further, the organometallic compound film itself does not hinder the emission of electrons from the emitter and, on the contrary, contributes to the improvement of field emission efficiency. The organometallic compound film may be in any form of an organometallic compound monomer, a multimer or a mixture thereof,
The film thickness of the organometallic compound film is sufficient if it is a monolayer or more.

【0013】また、第2の発明による電界放出型電子エ
ミッタは、上述したような不飽和結合あるいは環状構造
を有する有機金属化合物を真空下で加熱気化し、錐状突
起の表面上で開裂させ、気相反応により錐状突起の少な
くとも先端部表面と化学的に結合させると共に、直鎖状
に成長させた導電性を有する有機金属高分子化合物、あ
るいはフラーレン化合物を真空下で加熱気化し、錐状突
起の表面上で開裂させ、気相反応により錐状突起の少な
くとも先端部表面と化学的に結合させた導電性を有する
フラーレン化合物を有するものである。
In the field emission type electron emitter according to the second aspect of the present invention, the organometallic compound having an unsaturated bond or a ring structure as described above is vaporized by heating under vacuum, and is cleaved on the surface of the conical protrusion, It is chemically bonded to at least the tip surface of the conical protrusion by a gas phase reaction, and a linearly grown organometallic polymer compound or fullerene compound having conductivity is vaporized by heating under vacuum to form a conical shape. It has a conductive fullerene compound which is cleaved on the surface of the protrusion and chemically bonded to at least the tip surface of the conical protrusion by a gas phase reaction.

【0014】上述した導電性を有する有機金属高分子化
合物またはフラーレン化合物は、エミッタ先端としての
機能を有するものであり、例えば直鎖状に成長させた有
機金属高分子化合物においては、SiまたはGeが 5〜50個
程度の範囲で結合したものが好ましい。また、このよう
な有機金属高分子化合物やフラーレン化合物は、錐状突
起の表面全面に化学的に結合させることによって、前述
した第1の発明における有機金属化合物膜と同様に、錐
状突起表面の酸化やスパッタリング等の防止機能を発揮
するものである。
The above-mentioned organometallic polymer compound or fullerene compound having conductivity has a function as an emitter tip. For example, in a linearly grown organometallic polymer compound, Si or Ge is Those bonded in the range of about 5 to 50 are preferable. Further, such an organometallic polymer compound or a fullerene compound is chemically bonded to the entire surface of the conical protrusion, so that the surface of the conical protrusion is formed in the same manner as the organometallic compound film in the first invention described above. It has a function of preventing oxidation and sputtering.

【0015】本発明の電界放出型電子エミッタは、例え
ば以下のようにして作製される。
The field emission type electron emitter of the present invention is manufactured, for example, as follows.

【0016】まず、Si基板のような基板を用いて、例え
ば従来法と同様に、Si基板の異方性エッチング等により
錐状突起を作製する。なお、この錐状突起の作製方法
は、特に限定されるものではなく、種々の方法を採用す
ることができる。次いで、錐状突起表面を高真空中での
加熱処理等により清浄化する。すなわち、錐状突起表面
の酸化膜やエッチング残渣等を除去する。
First, using a substrate such as a Si substrate, a pyramidal protrusion is formed by anisotropic etching of the Si substrate, for example, as in the conventional method. The method for producing the conical protrusion is not particularly limited, and various methods can be adopted. Next, the surface of the conical protrusion is cleaned by heat treatment or the like in high vacuum. That is, the oxide film, etching residue, etc. on the surface of the conical protrusion are removed.

【0017】なお、第2の発明における有機金属高分子
化合物を結合する際には、例えば錐状突起表面を水素終
端する。この錐状突起表面の水素終端は、超純水による
洗浄や水素プラズマ発生装置等を用いた水素ラジカルと
の反応等により行うことができる。
When the organometallic polymer compound according to the second invention is bonded, for example, the surface of the conical protrusion is hydrogen-terminated. The termination of hydrogen on the surface of the conical protrusion can be performed by cleaning with ultrapure water, reaction with hydrogen radicals using a hydrogen plasma generator, or the like.

【0018】次に、前述した不飽和結合または環状構造
を有する有機金属化合物、もしくはフラーレン化合物を
真空下で加熱気化し、錐状突起の表面上で開裂させ、気
相反応により錐状突起表面と有機金属化合物もしくはフ
ラーレン化合物とを化学的に結合させる。上記有機金属
化合物もしくはフラーレン化合物の開裂、およびその後
の錐状突起との気相反応は、用いる化合物の種類や分子
構造等によっても異なるが、一般的には自発的に、50〜
300℃程度の基板加熱によって、あるいは波長200〜 90
0nm程度の光を照射することによって生じる。
Next, the organometallic compound or the fullerene compound having an unsaturated bond or a cyclic structure as described above is vaporized by heating under vacuum, and is cleaved on the surface of the conical protrusion, and the conical protrusion surface is formed by a gas phase reaction. Chemically bond with an organometallic compound or a fullerene compound. Cleavage of the organometallic compound or fullerene compound, and the subsequent gas phase reaction with the conical protrusions, depending on the type and molecular structure of the compound used, generally spontaneously, 50 ~
By heating the substrate at about 300 ℃, or at a wavelength of 200 to 90
It is generated by irradiating with light of about 0 nm.

【0019】第1の発明における有機金属化合物膜は、
上記気相反応により有機金属化合物が錐状突起の表面全
面と化学的に結合して形成されたものである。なお、こ
の有機金属化合物膜を形成した後に、熱処理を施すこと
によりエミッタ先端を尖塔化し、さらに表面の SiO2
の酸化膜を例えばエッチングにより取り除けば、有機金
属化合物膜を形成せずに同様の熱処理を施した場合より
も、エミッタ先端径をより小さくすることができる。こ
のとき、得られたエミッタの錐状突起の表面に上述した
ような有機金属化合物やフラーレン化合物を再度化学的
に結合させれば、電子放出時における錐状突起表面の酸
化やスパッタリングを防止できることはいうまでもな
い。
The organometallic compound film in the first invention is
The organometallic compound is chemically bonded to the entire surface of the conical protrusion by the vapor phase reaction. After forming this organometallic compound film, heat treatment is applied to make the tip of the emitter steeper, and if the oxide film such as SiO 2 on the surface is removed by, for example, etching, a similar organometallic compound film is not formed. The tip diameter of the emitter can be made smaller than in the case where heat treatment is performed. At this time, if the organometallic compound or the fullerene compound as described above is chemically bonded again to the surface of the pyramidal protrusion of the obtained emitter, it is possible to prevent oxidation or sputtering of the pyramidal protrusion surface at the time of electron emission. Needless to say.

【0020】また、第2の発明における導電性を有する
有機金属高分子化合物は、上述したような水素終端され
た錐状突起の少なくとも先端部表面に結合した有機金属
化合物が、下記の反応式(3) に従って直鎖状に成長した
ものであり、またフラーレン化合物は、上記気相反応に
より錐状突起の少なくとも先端部表面と化学的に結合し
たものである。
In the second aspect of the present invention, in the organometallic polymer compound having conductivity, the organometallic compound bonded to at least the tip surface of the hydrogen-terminated conical protrusion as described above is represented by the following reaction formula ( According to 3), the fullerene compound grows linearly, and the fullerene compound is chemically bonded to at least the tip surface of the conical protrusion by the above gas phase reaction.

【0021】[0021]

【化3】 また、第1の発明による有機金属化合物膜を形成した
後、さらに第2の発明による直鎖状の有機金属高分子化
合物を成長させることも可能である。この際には、第1
の発明による有機金属化合物膜の有機基で終端された部
位に、直鎖状の有機金属高分子化合物が成長する。
[Chemical 3] It is also possible to further grow the linear organometallic polymer compound according to the second invention after forming the organometallic compound film according to the first invention. In this case, the first
A linear organometallic polymer compound grows at the site of the organometallic compound film according to the invention of FIG.

【0022】[0022]

【作用】電界放出型電子エミッタの電子放出効率は、エ
ミッタ先端での電界強度によって決定される。エミッタ
の先端とアノードまでの距離が一定ならば、電界強度は
先端の径とエミッタ表面の境界条件により決定される。
電子エミッタの先端径rと電界強度Fとの関係は一般
に、 F= 2V/{r×ln( 2d/r)} (式中、Vはアノード電圧、dはエミッタとアノードと
の間の距離である)で表される。
The electron emission efficiency of the field emission electron emitter is determined by the electric field strength at the tip of the emitter. If the distance between the tip of the emitter and the anode is constant, the electric field strength is determined by the diameter of the tip and the boundary condition of the emitter surface.
The relationship between the tip diameter r of the electron emitter and the electric field strength F is generally F = 2V / {r × ln (2d / r)} (where V is the anode voltage, and d is the distance between the emitter and the anode). Yes).

【0023】本発明の電界放出型電子エミッタのよう
に、エミッタ(錐状突起)表面が基材となる導体または
半導体と化学的に結合した有機金属化合物、有機金属高
分子化合物およびフラーレン化合物から選ばれた導電性
化合物で覆われていると、エミッタの酸化を防ぐことが
できると共に、エミッタ表面のスパッタリングに対する
耐性を高めることができる。従って、エミッタの先端径
の増加を防止することができ、かつ酸化膜やエッチング
溶液組成物のような電界放出を妨げるものが存在しない
エミッタ表面を安定して得ることができるため、電界放
出効率を高めることが可能となる。
As in the field emission electron emitter of the present invention, it is selected from organometallic compounds, organometallic polymer compounds and fullerene compounds in which the surface of the emitter (conical protrusion) is chemically bonded to a conductor or semiconductor which is a base material. When the emitter surface is covered with the conductive compound, it is possible to prevent oxidation of the emitter and increase the resistance of the emitter surface to sputtering. Therefore, it is possible to prevent an increase in the tip diameter of the emitter, and it is possible to stably obtain an emitter surface that does not have a substance that interferes with field emission such as an oxide film or an etching solution composition. It is possible to raise it.

【0024】また、上述したような酸化膜やエッチング
溶液組成物等がエミッタ表面に存在していると、電界放
出効率が低くなり、エミッタ先端の実効的な温度が上昇
し、溶融破壊が起こりやすくなる。これに対して、本発
明のようにエミッタ表面が錐状突起と化学的に結合した
有機金属化合物、有機金属高分子化合物およびフラーレ
ン化合物から選ばれた導電性化合物で覆われていると、
上述したように電界放出効率を高めることができるた
め、溶融破壊を防止することが可能となる。さらに、溶
融破壊する際に、はじめに壊れていくと考えられるエミ
ッタ表面のダングリングボンドが有機金属化合物やフラ
ーレン化合物で覆われているため、溶融破壊に対する耐
性を向上させることができる。
Further, when the oxide film, the etching solution composition and the like as described above are present on the surface of the emitter, the field emission efficiency is lowered, the effective temperature of the tip of the emitter rises, and melting breakdown easily occurs. Become. On the other hand, as in the present invention, when the emitter surface is covered with a conductive compound selected from an organometallic compound chemically bonded to the conical protrusion, an organometallic polymer compound and a fullerene compound,
Since the field emission efficiency can be increased as described above, it is possible to prevent melt fracture. Furthermore, since the dangling bonds on the surface of the emitter, which are considered to be broken first when melt-fractured, are covered with the organometallic compound or the fullerene compound, resistance to melt-fracture can be improved.

【0025】また、第2の発明の電界放出型電子エミッ
タのように、エミッタの先端部に導電性を有する有機金
属高分子化合物あるいはフラーレン化合物を結合させる
と、これら有機金属高分子化合物やフラーレン化合物が
エミッタ先端の役割を果し、従ってエミッタの実効的な
先端径を分子レベルまで小さくすることができる。これ
によって、電子放出効率を格段に向上させることが可能
となる。
Further, like the field emission type electron emitter of the second invention, when an electrically conductive organometallic polymer compound or fullerene compound is bonded to the tip of the emitter, these organometallic polymer compound or fullerene compound is bonded. Plays the role of an emitter tip, and therefore the effective tip diameter of the emitter can be reduced to the molecular level. As a result, the electron emission efficiency can be significantly improved.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】実施例1 図1は、この実施例で作製した電界放出型電子エミッタ
の構成を模式的に示す図である。同図において、1は S
i(100)基板であり、この Si(100)基板1上には多角錐形
状のSi突起2が設けられている。このSi突起2は、いわ
ゆるグレイ式電界放出型電子エミッタであり、このSi突
起2上にはその表面を覆うように、有機ケイ素化合物お
よび有機ゲルマニウム化合物から選ばれた有機金属化合
物膜3が設けられている。また、Si突起2の周囲には、
絶縁層として SiO2 層4が設けられており、その上には
ゲート電極となる金属膜例えばCr膜5が形成されてい
る。上記電界放出型電子エミッタは、以下のようにして
製造したものである。図2を参照して、上記電界放出型
電子エミッタの製造工程について述べる。
Example 1 FIG. 1 is a diagram schematically showing the structure of the field emission type electron emitter manufactured in this example. In the figure, 1 is S
It is an i (100) substrate, and a polygonal pyramidal Si protrusion 2 is provided on the Si (100) substrate 1. The Si protrusion 2 is a so-called gray type field emission electron emitter, and an organic metal compound film 3 selected from an organic silicon compound and an organic germanium compound is provided on the Si protrusion 2 so as to cover the surface thereof. ing. In addition, around the Si protrusion 2,
A SiO 2 layer 4 is provided as an insulating layer, and a metal film such as a Cr film 5 to be a gate electrode is formed on the SiO 2 layer 4. The field emission electron emitter is manufactured as follows. The manufacturing process of the field emission type electron emitter will be described with reference to FIG.

【0028】まず、図2(a)に示すように、 Si(100)
基板1上にSiの異方性エッチングのマスクとなる SiO2
膜6を所定の大きさにパターニングした。次いで、 KO
H、H2 O およびイソプロピルアルコールの混合液からな
るエッチング液を用いて、Si(100)基板1を異方性エッ
チングして、四角錐状のSi突起(電子エミッタ)2を形
成した(図2−b)。次に、 SiO2 膜6上を含めて Si
(100)基板1上に、蒸着法により SiO2 層4を形成した
(図2−c)。この SiO2 層4の厚さは、Si突起2の高
さとほぼ同等とした。
First, as shown in FIG. 2A, Si (100)
SiO 2 as a mask for anisotropic etching of Si on the substrate 1
The film 6 was patterned into a predetermined size. Then KO
An Si (100) substrate 1 was anisotropically etched using an etching solution composed of a mixture of H, H 2 O and isopropyl alcohol to form quadrangular pyramidal Si protrusions (electron emitters) 2 (FIG. 2). -B). Next, Si including the SiO 2 film 6
A SiO 2 layer 4 was formed on the (100) substrate 1 by a vapor deposition method (FIG. 2-c). The thickness of the SiO 2 layer 4 was set to be substantially equal to the height of the Si protrusion 2.

【0029】次に、 SiO2 層4上にゲート電極となる金
属膜、例えばCr膜5を形成した(図2−d)。次いで、
希フッ酸と乳酸との混合液からなるエッチング液で、Si
突起2の軽いエッチングを行うと共に、Si突起2上の S
iO2 膜6、 SiO2 層4およびCr膜5を除去した(図2−
e)。次いで、 1×10-8Torr以下の高真空中にて 550℃
以上に加熱して熱処理し、Si突起2を含む Si(100)基板
1表面を清浄化した。この後、図2(f)に示すよう
に、 1×10-7Torr以下の高真空中にて、蒸発容器7に収
容した下記の化学式(4) で表されるSiの二重結合を有す
る有機ケイ素化合物8をヒータ9で 120〜 180℃に加熱
し、上記有機ケイ素化合物を気化させて、Si突起2を含
む Si(100)基板1表面で気相反応させた。このようにし
て、Si突起2表面に化学的に結合した有機ケイ素化合物
からなる有機金属化合物膜3を形成し、目的とする電界
放出型電子エミッタを得た。
Next, a metal film, for example, a Cr film 5 to be a gate electrode was formed on the SiO 2 layer 4 (FIG. 2-d). Then
An etching solution consisting of a mixed solution of dilute hydrofluoric acid and lactic acid.
The protrusion 2 is lightly etched and S on the Si protrusion 2
The iO 2 film 6, the SiO 2 layer 4 and the Cr film 5 were removed (Fig. 2-
e). Then, in a high vacuum of 1 × 10 -8 Torr or less, 550 ℃
The surface of the Si (100) substrate 1 including the Si protrusions 2 was cleaned by heating and heating as described above. After that, as shown in FIG. 2 (f), in a high vacuum of 1 × 10 −7 Torr or less, a Si double bond represented by the following chemical formula (4) contained in the evaporation container 7 is formed. The organosilicon compound 8 was heated to 120 to 180 ° C. by the heater 9 to vaporize the organosilicon compound and to cause a vapor phase reaction on the surface of the Si (100) substrate 1 including the Si protrusions 2. In this way, the organometallic compound film 3 made of the organosilicon compound chemically bonded to the surface of the Si protrusion 2 was formed to obtain the intended field emission electron emitter.

【0030】なお、上記気相反応において、 Si(100)基
板1は 200〜 300℃に加熱保持しており、また有機ケイ
素化合物原料または上記気相反応面に波長 254〜 600nm
の光を照射した。
In the above gas phase reaction, the Si (100) substrate 1 is heated and held at 200 to 300 ° C., and the wavelength of 254 to 600 nm is applied to the organic silicon compound raw material or the gas phase reaction surface.
Of light.

【0031】[0031]

【化4】 このようにして得た電界放出型電子エミッタの表面をX
PS(ESCA-300;シエスタ社製)で分析・評価したとこ
ろ、化学式(4) で表される有機ケイ素化合物が熱等によ
って開裂し、Si突起の表面と化学的に結合した有機ケイ
素化合物の単分子膜が形成されていることを確認した。
なお図3に、このときの有機ケイ素化合物の単分子膜の
結合状態を模式的に示す。
[Chemical 4] The surface of the field emission electron emitter thus obtained is
When analyzed and evaluated by PS (ESCA-300; manufactured by Siesta), the organosilicon compound represented by the chemical formula (4) is cleaved by heat or the like, and a single organosilicon compound chemically bonded to the surface of the Si protrusion is detected. It was confirmed that a molecular film was formed.
Note that FIG. 3 schematically shows the bonding state of the monomolecular film of the organosilicon compound at this time.

【0032】続いて、図4に示すように、この実施例の
電界放出型電子エミッタを 1×10-8Torrの真空中に配置
し、そのゲート電極5から 100μm の位置にアノード電
極10を設置して寿命特性の評価を行った。その結果、
40Vのゲート電圧を6000時間印加した後も初期値とほぼ
同程度の十分なアノード(コレクタ)電流が観測され
た。一方比較のため、Si突起表面で有機ケイ素化合物の
気相反応を行わず、有機金属化合物膜が形成されていな
い以外は、全く同様の電界放出型電子エミッタについて
同様の特性評価を行ったところ、 40Vのゲート電圧を60
00時間印加した後のアノード電流は初期値のほぼ 1/2ま
で減少した。
Subsequently, as shown in FIG. 4, the field emission type electron emitter of this embodiment is placed in a vacuum of 1 × 10 -8 Torr, and the anode electrode 10 is placed at a position 100 μm from the gate electrode 5. Then, the life characteristics were evaluated. as a result,
Even after applying a gate voltage of 40 V for 6000 hours, a sufficient anode (collector) current was observed, which was almost the same as the initial value. On the other hand, for comparison, a similar characteristic evaluation was performed on the same field emission type electron emitter, except that the organosilicon compound was not vapor-phase reacted on the Si projection surface and the organometallic compound film was not formed. 40V gate voltage 60
The anode current after applying for 00 hours decreased to almost half of the initial value.

【0033】さらに、上記と同様にして作製した、有機
ケイ素化合物の単分子膜を有する電界放出型電子エミッ
タを高真空中に配置し、酸素を導入しながら 950〜1050
℃にSi(100)基板を加熱してSi突起表面を酸化(フォー
ミング)した。この酸化処理は、Si酸化時のエミッタ先
端のストレスによる速度差を用いて、エミッタ先端径を
小さくするための処理である。
Further, a field emission type electron emitter having a monomolecular film of an organosilicon compound, which was produced in the same manner as described above, was placed in a high vacuum, and 950 to 1050 while introducing oxygen.
The Si (100) substrate was heated to ℃ to oxidize (form) the surface of the Si protrusion. This oxidation treatment is a treatment for reducing the emitter tip diameter by using the speed difference due to the stress at the emitter tip during Si oxidation.

【0034】上記酸化処理後にエミッタの先端径をTE
Mにより測定したところ、酸化処理前のエミッタの先端
径が50nmであったのに対して、酸化処理後には 5nmまで
エミッタ先端径が小さくなっていることを確認した。こ
のように、エミッタ先端径を小さくすることにより、電
界放出効率の向上を図ることができる。
After the above oxidation treatment, the tip diameter of the emitter is set to TE.
When measured by M, it was confirmed that the tip diameter of the emitter before the oxidation treatment was 50 nm, whereas the tip diameter of the emitter decreased to 5 nm after the oxidation treatment. As described above, the field emission efficiency can be improved by reducing the tip diameter of the emitter.

【0035】実施例2〜4 図5(a)に示すように、 Si(100)基板1上にSiの異方
性エッチングのマスクとなる SiO2 膜6を所定の大きさ
にパターニングした。次いで、 KOH、 H2 O およびイソ
プロピルアルコールの混合液からなるエッチング液を用
いて、 Si(100)基板1を異方性エッチングして、四角錐
状のSi突起(電子エミッタ)2を形成した(図5−
b)。次に、 SiO2 膜8上を含めて Si(100)基板1上
に、蒸着法により SiO2 層4を形成した(図5−c)。
この SiO2 層4の厚さは、Si突起2の高さとほぼ同等と
した。
Examples 2 to 4 As shown in FIG. 5A, a SiO 2 film 6 serving as a mask for anisotropic etching of Si was patterned on a Si (100) substrate 1 to a predetermined size. Then, the Si (100) substrate 1 was anisotropically etched using an etching solution composed of a mixed solution of KOH, H 2 O and isopropyl alcohol to form a quadrangular pyramid-shaped Si projection (electron emitter) 2. Figure 5-
b). Then, on Si (100) substrate 1 including the top SiO 2 film 8 was formed an SiO 2 layer 4 by an evaporation method (Fig. 5-c).
The thickness of the SiO 2 layer 4 was set to be substantially equal to the height of the Si protrusion 2.

【0036】次に、1000℃の酸素雰囲気中に25分間晒
し、Si突起2先端のフォーミング(尖塔化)を行った
後、 SiO2 層4上にゲート電極となる金属膜、例えばCr
膜5を形成した(図5−d)。次いで、希フッ酸と乳酸
との混合液からなるエッチング液で、Si突起2の軽いエ
ッチングを行うと共に、Si突起2上の SiO2 膜6、 SiO
2層4およびCr膜5を除去した(図5−e)。
Then, the tip of the Si protrusion 2 is subjected to forming (spearing) by exposing it to an oxygen atmosphere at 1000 ° C. for 25 minutes, and then a metal film to be a gate electrode, such as Cr, is formed on the SiO 2 layer 4.
A film 5 was formed (Fig. 5-d). Then, the Si protrusions 2 are lightly etched with an etching solution composed of a mixed solution of dilute hydrofluoric acid and lactic acid, and the SiO 2 film 6 and SiO
The second layer 4 and the Cr film 5 were removed (FIG. 5-e).

【0037】次いで、露出されたSi突起2表面を超純水
でリンスし、その表面を水素終端した。さらに、 1×10
-8Torr以下の高真空中にて 400℃で熱処理して、Si突起
2表面を清浄化した。この後、図5(f)に示すよう
に、 1×10-7Torr以下の高真空中にて、蒸発容器7に収
容した下記の化学式(5) で表されるSiの環状構造を有す
る有機ケイ素化合物8をヒータ9により 120〜 180℃に
加熱し、上記有機ケイ素化合物を気化させて、Si突起2
表面で気相反応させた(実施例2)。
Next, the exposed surface of the Si protrusion 2 was rinsed with ultrapure water, and the surface was terminated with hydrogen. Furthermore, 1 × 10
The surface of the Si protrusion 2 was cleaned by heat treatment at 400 ° C. in a high vacuum of -8 Torr or less. Then, as shown in FIG. 5 (f), an organic compound having a cyclic structure of Si represented by the following chemical formula (5) contained in the evaporation container 7 in a high vacuum of 1 × 10 −7 Torr or less. The silicon compound 8 is heated to 120 to 180 ° C. by the heater 9 to vaporize the organic silicon compound, and the Si projection 2
A gas phase reaction was carried out on the surface (Example 2).

【0038】[0038]

【化5】 なお、上記気相反応において、 Si(100)基板1は20〜 1
50℃に加熱保持しており、また有機ケイ素化合物原料ま
たは上記気相反応面に波長 254〜 600nmの光を照射し
た。上記Siの環状構造を有する有機ケイ素化合物は、熱
あるいは光等により開裂し、これによりラジカルが発生
してSi突起2表面の水素終端している部位と化学結合
し、さらにSi突起2表面と垂直方向に有機ケイ素高分子
化合物が前記の反応式(3) に基いて成長する。この実施
例2においては、図6に示すように、Si突起2の表面か
ら垂直方向に有機ケイ素高分子化合物が50nm程度の長さ
に成長していることがXPSで確認された。
[Chemical 5] In the above gas phase reaction, the Si (100) substrate 1 has 20 to 1
The temperature was maintained at 50 ° C. and the organic silicon compound raw material or the gas phase reaction surface was irradiated with light having a wavelength of 254 to 600 nm. The organosilicon compound having a cyclic structure of Si is cleaved by heat or light, and thereby radicals are generated to chemically bond with a hydrogen-terminated site on the surface of the Si protrusion 2 and further perpendicular to the surface of the Si protrusion 2. In the direction, the organosilicon polymer compound grows based on the above reaction formula (3). In this Example 2, as shown in FIG. 6, it was confirmed by XPS that the organosilicon polymer compound grew vertically from the surface of the Si protrusion 2 to a length of about 50 nm.

【0039】また、実施例2と同様にして、四角錐状の
Si突起2の形成、 SiO2 層4の形成、Si突起2先端のフ
ォーミング、ゲート電極となるCr膜5の形成、およびSi
突起2の軽いエッチングとSi突起2上の SiO2 膜6、 S
iO2 層4およびCr膜5の除去の各工程を行い、図5
(d)に示したように、Si突起2が露出されていると共
に、このSi突起2の側方にゲート電極となるCr膜5を形
成した構造物を得た。
Further, in the same manner as in Example 2, the shape of a quadrangular pyramid
Formation of Si protrusion 2, formation of SiO 2 layer 4, forming of the tip of Si protrusion 2, formation of Cr film 5 to be a gate electrode, and Si
Light etching of the protrusion 2 and the SiO 2 film 6, S on the Si protrusion 2
After performing the steps of removing the iO 2 layer 4 and the Cr film 5, as shown in FIG.
As shown in (d), a structure was obtained in which the Si protrusion 2 was exposed and a Cr film 5 to be a gate electrode was formed on the side of the Si protrusion 2.

【0040】次に、 1×10-8Torr以下の高真空中にて12
00℃で熱処理して、Si突起2表面を清浄化した後、 1×
10-8Torr以下の高真空中にて炭素数が60のフラーレン化
合物を 650〜 700℃に加熱し、上記フラーレン化合物を
気化させて、Si突起2表面で気相反応させた(実施例
3)。
Next, in a high vacuum of 1 × 10 -8 Torr or less, 12
After heat treatment at 00 ℃ to clean the surface of Si protrusion 2, 1 ×
A fullerene compound having a carbon number of 60 was heated to 650 to 700 ° C. in a high vacuum of 10 −8 Torr or less to vaporize the fullerene compound and cause a gas phase reaction on the surface of the Si protrusion 2 (Example 3). .

【0041】なお、上記気相反応において、 Si(100)基
板1は20〜 200℃に加熱保持した。上記フラーレン化合
物は熱により開裂し、Si突起2表面と化学結合する。こ
の実施例3においては、熱により開裂した上記フラーレ
ン化合物がSi突起2表面に化学結合していることがXP
Sで確認された。このようにして、Si突起2表面に化学
結合したフラーレン化合物がエミッタ先端として機能す
る電界放出型電子エミッタを得た。
In the above gas phase reaction, the Si (100) substrate 1 was heated and maintained at 20 to 200 ° C. The fullerene compound is cleaved by heat and chemically bonded to the surface of the Si protrusion 2. In this Example 3, it is XP that the fullerene compound cleaved by heat is chemically bonded to the surface of the Si protrusion 2.
Confirmed by S. In this way, a field emission type electron emitter in which the fullerene compound chemically bonded to the surface of the Si protrusion 2 functions as an emitter tip was obtained.

【0042】さらに、実施例2と同様にして、四角錐状
のSi突起2の形成、 SiO2 層4の形成、Si突起2先端の
フォーミング、ゲート電極となるCr膜5の形成、および
Si突起2の軽いエッチングとSi突起2上の SiO2 膜6、
SiO2 層4およびCr膜5の除去の各工程を行い、図5
(d)に示したように、Si突起2が露出されていると共
に、このSi突起2の側方にゲート電極となるCr膜5を形
成した構造物を得た。
Further, in the same manner as in Example 2, the formation of the quadrangular pyramidal Si protrusions 2, the formation of the SiO 2 layer 4, the forming of the tips of the Si protrusions 2, the formation of the Cr film 5 serving as the gate electrode, and
Light etching of the Si protrusion 2 and the SiO 2 film 6 on the Si protrusion 2,
Each step of removing the SiO 2 layer 4 and the Cr film 5 is performed, and
As shown in (d), a structure was obtained in which the Si protrusion 2 was exposed and a Cr film 5 to be a gate electrode was formed on the side of the Si protrusion 2.

【0043】次に、 1×10-8Torr以下の高真空中にて11
00℃以上で熱処理して、Si突起2表面を清浄化した後、
まず 1×10-8Torr以下の高真空中にて下記の化学式(6)
で表されるSiの二重結合構造を有する有機ケイ素化合物
を 120〜 180℃に加熱し、上記有機ケイ素化合物を気化
させて、Si突起2表面で気相反応させた。
Next, in a high vacuum of 1 × 10 -8 Torr or less, 11
After heat treatment at 00 ℃ or more to clean the surface of Si protrusion 2,
First, in a high vacuum of 1 × 10 -8 Torr or less, the following chemical formula (6)
The organosilicon compound having a Si double bond structure represented by the formula (1) was heated to 120 to 180 ° C. to vaporize the organosilicon compound and to cause a gas phase reaction on the surface of the Si protrusion 2.

【0044】[0044]

【化6】 なお、上記気相反応において、 Si(100)基板1は20〜 1
50℃に加熱保持しており、また上記気相反応面に波長 2
54〜 600nmの光を照射した。上記有機ケイ素化合物は熱
あるいは光等により開裂し、Si突起2表面と化学結合し
て有機金属化合物膜が形成される。この実施例において
は、Si突起2表面と化学結合した有機ケイ素化合物の単
分子膜が形成されていることがXPSで確認された。
[Chemical 6] In the above gas phase reaction, the Si (100) substrate 1 has 20 to 1
It is heated and maintained at 50 ° C, and the wavelength of 2
Irradiated with light of 54 to 600 nm. The organosilicon compound is cleaved by heat or light and chemically bonded to the surface of the Si protrusion 2 to form an organometallic compound film. In this example, it was confirmed by XPS that a monomolecular film of an organosilicon compound chemically bonded to the surface of the Si protrusion 2 was formed.

【0045】さらに、上記Siの二重結合構造を有する有
機ケイ素化合物の気相反応に続いて、前述した化学式
(5) で示したSiの環状構造を有する有機ケイ素化合物を
120〜180℃に加熱して気化させ、さらに気相反応させ
た(実施例4)。
Further, following the vapor phase reaction of the organosilicon compound having the Si double bond structure, the above-mentioned chemical formula
The organosilicon compound having the Si ring structure shown in (5)
It was heated to 120 to 180 ° C. to be vaporized, and further subjected to a gas phase reaction (Example 4).

【0046】なお、この気相反応において、 Si(100)基
板1は20〜 150℃に加熱保持しており、また上記気相反
応面に波長 254〜 600nmの光を照射した。上記Siの環状
構造を有する有機ケイ素化合物は、熱あるいは光等によ
り開裂してラジカルが発生し、Si突起2表面の有機金属
化合物膜のターシャーリーブチル基で終端されている部
位と化学結合し、さらにSi突起2表面と垂直方向に有機
ケイ素高分子化合物が成長する。この実施例4において
は、図7に示すように、Si突起2表面から垂直方向に有
機ケイ素高分子化合物が50nm程度の長さに成長している
ことがXPSで確認された。
In this vapor phase reaction, the Si (100) substrate 1 was heated and maintained at 20 to 150 ° C., and the vapor phase reaction surface was irradiated with light having a wavelength of 254 to 600 nm. The organosilicon compound having a cyclic structure of Si is cleaved by heat or light to generate a radical, which is chemically bonded to a portion of the organometallic compound film on the surface of the Si protrusion 2 that is terminated by a tertiary butyl group, Furthermore, an organosilicon polymer compound grows in the direction perpendicular to the surface of the Si protrusion 2. In this Example 4, as shown in FIG. 7, it was confirmed by XPS that the organosilicon polymer compound grew vertically from the surface of the Si protrusion 2 to a length of about 50 nm.

【0047】続いて、前述した実施例2〜4の各電界放
出型電子エミッタを用い、以下のようにして電子放出特
性をそれぞれ測定、評価した。図4に示したように、各
電界放出型電子エミッタを 1×10-8Torrの真空中に配置
し、そのゲート電極10から100μm の位置にアノード
電極10を設置した。そして、ゲート電圧を印加したと
きのアノード(コレクタ)電流を測定した。その結果を
ゲート電圧とアノード電流との関係として表1に示す。
Subsequently, the electron emission characteristics of each of the field emission electron emitters of Examples 2 to 4 described above were measured and evaluated as follows. As shown in FIG. 4, each field emission electron emitter was placed in a vacuum of 1 × 10 −8 Torr, and the anode electrode 10 was placed at a position 100 μm from the gate electrode 10. Then, the anode (collector) current when the gate voltage was applied was measured. The results are shown in Table 1 as the relationship between the gate voltage and the anode current.

【0048】なお、表中には比較例として、有機ケイ素
化合物やフラーレン化合物の気相反応を行わず、Si突起
表面に有機ケイ素高分子化合物またはフラーレン化合物
が化学的に結合していない以外は、実施例2と全く同様
の電界放出型電子エミッタについて同様の測定、評価を
行った結果を併記する。
In the table, as a comparative example, the organosilicon compound or the fullerene compound was not subjected to the gas phase reaction, and the organosilicon polymer compound or the fullerene compound was not chemically bonded to the surface of the Si protrusion. The same measurement and evaluation results as for the field emission type electron emitter, which is exactly the same as in Example 2, are also shown.

【0049】[0049]

【表1】 表1から明らかなように、有機ケイ素化合物やフラーレ
ン化合物の気相反応を行っていない比較例の電界放出型
電子エミッタに比べて、有機ケイ素高分子化合物または
フレーレン化合物がSi突起表面に化学的に結合している
実施例3の電界放出型電子エミッタでは約50倍、実施例
4の電界放出型電子エミッタでは約10倍、また実施例5
の電界放出型電子エミッタでは約20倍のアノード電流が
流れている。従って、Si突起表面に成長させた有機ケイ
素高分子化合物やフラーレン化合物はエミッタ先端とし
て機能し、エミッタの先端径を小さくする効果を有して
いることが分かる。すなわちこの測定結果から、各実施
例においては電界放出型電子エミッタの性能を大幅に向
上させ得ることが明らかである。
[Table 1] As is clear from Table 1, the organosilicon polymer compound or the fullerene compound chemically reacts on the surface of the Si protrusion as compared with the field emission type electron emitter of the comparative example in which the organosilicon compound or the fullerene compound is not subjected to the gas phase reaction. The combined field emission electron emitter of Example 3 is approximately 50 times, the field emission electron emitter of Example 4 is approximately 10 times, and Example 5
In the field emission type electron emitter, about 20 times the anode current flows. Therefore, it can be seen that the organosilicon polymer compound and the fullerene compound grown on the surface of the Si protrusion function as the tip of the emitter and have the effect of reducing the tip diameter of the emitter. That is, it is clear from the measurement results that the performance of the field emission type electron emitter can be greatly improved in each of the examples.

【0050】また、各実施例による電界放出型電子エミ
ッタでは、ゲート電圧が 2〜5V程度の低電圧領域でも、
表1に示したようにアノード電流の増加が確認でき、低
電圧駆動の実現にも大きく寄与する。
Further, in the field emission type electron emitter according to each embodiment, even in a low voltage region where the gate voltage is about 2 to 5V,
As shown in Table 1, an increase in the anode current can be confirmed, which greatly contributes to the realization of low voltage driving.

【0051】なお、上記各実施例においては、有機金属
化合物として有機ケイ素化合物を用いた例について説明
したが、同様な構造を有する有機ゲルマニウム化合物に
よっても同様な効果を得ることができる。
In each of the above embodiments, an example in which an organosilicon compound is used as the organometallic compound has been described, but the same effect can be obtained by using an organogermanium compound having a similar structure.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電界放出
型電子エミッタによれば、酸化やスパッタリングによる
エミッタ先端径の増加やエミッタ先端の溶融破壊を防止
することができ、さらに電子放出効率の格段の向上を図
ることが可能となる。従って、電界放出型電子エミッタ
の寿命特性や電界放出特性等の向上に大きく寄与する。
As described above, according to the field emission type electron emitter of the present invention, it is possible to prevent the emitter tip diameter from increasing and the melting and breaking of the emitter tip due to oxidation and sputtering to be prevented, and to further improve the electron emission efficiency. It is possible to make a marked improvement. Therefore, it greatly contributes to the improvement of the life characteristics and field emission characteristics of the field emission type electron emitter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例による電界放出型電子エミ
ッタの概略構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a field emission electron emitter according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の一実施例による電界放出型電子エミ
ッタの製造工程を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing a field emission electron emitter according to an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の一実施例による電界放出型電子エミ
ッタにおいてSi突起表面における有機ケイ素化合物の単
分子膜の結合状態を模式的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a bonded state of a monomolecular film of an organosilicon compound on a Si protrusion surface in a field emission electron emitter according to an embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施例による電界放出型電子エミッ
タを用いた特性評価を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a sectional view for explaining characteristic evaluation using a field emission electron emitter according to an embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の他の実施例による電界放出型電子エ
ミッタの製造工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing a field emission electron emitter according to another embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の一実施例による電界放出型電子エミ
ッタにおいてSi突起表面における有機ケイ素高分子化合
物の結合状態を模式的に示す図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the bonding state of the organosilicon polymer compound on the Si protrusion surface in the field emission electron emitter according to one embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の他の実施例による電界放出型電子エ
ミッタにおいてSi突起表面における有機ケイ素高分子化
合物の結合状態を模式的に示す図である。
FIG. 7 is a view schematically showing a bonding state of an organosilicon polymer compound on a Si protrusion surface in a field emission type electron emitter according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…… Si(100)基板 2……Si突起 3……有機金属化合物膜 1 …… Si (100) substrate 2 …… Si protrusion 3 …… Organometallic compound film

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に設けられた導体および半導体の
いずれかよりなる錐状突起と、前記錐状突起の表面を覆
うように設けられ、前記錐状突起表面と化学的に結合し
た有機ケイ素化合物および有機ゲルマニウム化合物から
選ばれた有機金属化合物膜とを具備することを特徴とす
る電界放出型電子エミッタ。
1. A pyramidal projection made of any one of a conductor and a semiconductor provided on a substrate, and organosilicon that is provided so as to cover the surface of the pyramidal projection and is chemically bonded to the surface of the pyramidal projection. A field emission electron emitter, comprising: an organic metal compound film selected from a compound and an organic germanium compound.
【請求項2】 基板上に設けられた導体および半導体の
いずれかよりなる錐状突起と、前記錐状突起の少なくと
も先端部表面と化学的に結合した有機ケイ素高分子化合
物、有機ゲルマニウム高分子化合物およびフラーレン化
合物から選ばれた導電性化合物とを具備することを特徴
とする電界放出型電子エミッタ。
2. A pyramidal protrusion made of either a conductor or a semiconductor provided on a substrate, and an organosilicon polymer compound or an organogermanium polymer compound chemically bonded to at least the tip surface of the pyramidal protrusion. And a conductive compound selected from fullerene compounds.
JP33204293A 1993-12-27 1993-12-27 Field emission type electron emitter Pending JPH07192604A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33204293A JPH07192604A (en) 1993-12-27 1993-12-27 Field emission type electron emitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33204293A JPH07192604A (en) 1993-12-27 1993-12-27 Field emission type electron emitter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07192604A true JPH07192604A (en) 1995-07-28

Family

ID=18250494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33204293A Pending JPH07192604A (en) 1993-12-27 1993-12-27 Field emission type electron emitter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07192604A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6940218B2 (en) 2002-08-09 2005-09-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Doped field-emitter
JP2008027781A (en) * 2006-07-24 2008-02-07 Sumitomo Electric Ind Ltd Diamond electron emitting element, and its manufacturing method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6940218B2 (en) 2002-08-09 2005-09-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Doped field-emitter
JP2008027781A (en) * 2006-07-24 2008-02-07 Sumitomo Electric Ind Ltd Diamond electron emitting element, and its manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6448701B1 (en) Self-aligned integrally gated nanofilament field emitter cell and array
US5188977A (en) Method for manufacturing an electrically conductive tip composed of a doped semiconductor material
US9058954B2 (en) Carbon nanotube field emission devices and methods of making same
WO2002078059A1 (en) Methods for manufacture of self-aligned integrally gated nanofilament field emitter cells and array
CN1181635A (en) Quantum wires formed on substrate, manufacturing method thereof, and device having quantum wires on substrate
US6469425B1 (en) Electron emission film and field emission cold cathode device
JP3019041B2 (en) Field emission cathode and method of manufacturing the same
KR100250458B1 (en) Fabricating method of cathode tip of field emission device
JP2728813B2 (en) Field emission type electron source and method of manufacturing the same
KR101018448B1 (en) Catalyst structure particularly for the production of field emission flat screens
US7554255B2 (en) Electric field emission device having a triode structure fabricated by using an anodic oxidation process and method for fabricating same
JP2001261316A (en) Method of crowing carbon nanotube and method of producing electron gun and probe using the same
JPH07192604A (en) Field emission type electron emitter
US20050255613A1 (en) Manufacturing of field emission display device using carbon nanotubes
KR100441751B1 (en) Method for Fabricating field emission devices
US20070296321A1 (en) Carbon nanotube field emission device and method for manufacturing the same
EP0736891B1 (en) Process of fabricating field-emission type electron source
KR100762590B1 (en) FED using carbon nanotube and manufacturing method thereof
JP2946706B2 (en) Field emission device
JPWO2005031781A1 (en) Method for manufacturing diamond electron-emitting device and electron-emitting device
JPH05242796A (en) Manufacture of electron emission element
TW483945B (en) Field emission device film deposition manufacture process
JP3502134B2 (en) Cold cathode
Yun et al. Novel lateral field emission device fabricated on silicon-on-insulator material
JP4312331B2 (en) Electron emission device

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020402