JPH0765701A - Manufacture of electron emission element and emitter for electron emission element - Google Patents

Manufacture of electron emission element and emitter for electron emission element

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JPH0765701A
JPH0765701A JP20804593A JP20804593A JPH0765701A JP H0765701 A JPH0765701 A JP H0765701A JP 20804593 A JP20804593 A JP 20804593A JP 20804593 A JP20804593 A JP 20804593A JP H0765701 A JPH0765701 A JP H0765701A
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JP
Japan
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thin film
emitter
diamond
electron
substrate
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JP20804593A
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Japanese (ja)
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Satoshi Katsumata
聡 勝又
Tanemasa Asano
種正 浅野
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IDEMITSU MATERIAL KK
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30Cold cathodes
    • H01J2201/304Field emission cathodes
    • H01J2201/30446Field emission cathodes characterised by the emitter material
    • H01J2201/30453Carbon types
    • H01J2201/30457Diamond

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  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an emitter for electron emission element which has high electron emission property and stability and in which the performance does not deteriorate for a long period by having a diamond thin film, whose surface is thermally performed as an emitter. CONSTITUTION:The surface of a silicon wafer substrate 2 is treated for damage with compound diamond particles and ultrasonic waves, and it is coated with spin-on-glass. Next, it is spin-coated with photoresist, and pattern is introduced with a mask analyzer. The pattern is 5mm in diameter, and the cover in this section is exfoliated. A diamond film 3 about 1 mum thick is selectively formed in the exfoliation part by microwave plasma CVD method, and then it is thermally reformed by heat treatment by current application under proper condition. After formation of an insulating layer 4 of polymide resin around the thin film 3, the film 3, which fuctions as an emitter, is so arranged on a layer 4 as to be caught, using a p-type silicon substrate as a collector 5.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、電子放出素子および
電子放出素子用エミッタの製造方法に関し、更に詳しく
は、高い電子放出特性および安定性を有し、長期間その
性能が劣化することがなく、冷陰極、フラットCRT、
電子銃、高周波素子等の電気・電子分野をはじめとする
広い分野で好適に用いることができる電子放出素子、お
よびかかる電子放出素子を容易にかつ簡便に製造するた
めの電子放出素子用エミッタの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an electron-emitting device and an emitter for an electron-emitting device, and more particularly, it has high electron-emitting characteristics and stability and its performance does not deteriorate for a long period of time. , Cold cathode, flat CRT,
Manufacture of an electron-emitting device that can be preferably used in a wide field including electric and electronic fields such as an electron gun and a high-frequency device, and an emitter for an electron-emitting device for easily and simply manufacturing the electron-emitting device. Regarding the method.

【0002】[0002]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来にお
いては、ディスプレイ、エレクトロンビーム描画装置、
真空管、電子線プリンター等に用いる電子放出素子は、
シリコン、モリブデン、SiC、SiN4 等の材質によ
り形成されていた。ところが、これらの材質は、耐酸化
性、耐スパッタリング性、安定性等が充分でなく、これ
らの材質で形成される従来の電子放出素子は、長期間安
定に電子を放出することができないという問題を有して
いた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a display, an electron beam drawing apparatus,
Electron-emitting devices used in vacuum tubes, electron beam printers, etc.
It was formed of a material such as silicon, molybdenum, SiC, SiN 4 . However, these materials do not have sufficient oxidation resistance, sputtering resistance, stability, etc., and the conventional electron-emitting device formed of these materials cannot emit electrons stably for a long period of time. Had.

【0003】ところで、ダイヤモンドは、負の電気陰性
度を有し、熱伝導率、耐酸化性、耐スパッタリング性、
安定性等に優れるという特性を有する。また、(11
1)面を有する独特の結晶構造をとる。近時、かかるダ
イヤモンドをエミッタに応用し、前記従来の問題を解決
した電子放出素子が幾つか提案されている。
By the way, diamond has a negative electronegativity, thermal conductivity, oxidation resistance, sputtering resistance,
It has the characteristics of excellent stability. In addition, (11
1) It has a unique crystal structure having a face. Recently, there have been proposed some electron-emitting devices in which the diamond is applied to an emitter to solve the conventional problems.

【0004】例えば、米国特許明細書第4,943,7
20号には、先端が円錐形状に削られたスチール製の棒
状基材の先端部にダイヤモンド薄膜を被覆し、ダイヤモ
ンドチップを形成してなるエミッタが開示されている。
しかし、この場合、前記ダイヤモンドチップにおける先
端の角度が大きく鋭利でないので、電子を効率よく安定
に放出することができないという問題がある。また、特
開平4−67527号公報には、p型半導体層にダイヤ
モンドを用いた半導体電子放出素子が提案されている。
しかしながら、この半導体電子放出素子は、アバランシ
ェ増幅という特定の増幅機構により電子を放出させる素
子であり、通常の電子放出素子とは電子を放出する原理
が異なる。この素子においては、(111)面を有する
ダイヤモンドの独特の結晶構造が有効に利用されていな
いのである。したがって、これらの電子放出素子には依
然問題があり、かかる問題のない電子放出素子が望まれ
ている。
For example, US Pat. No. 4,943,7
No. 20 discloses an emitter in which a diamond thin film is coated on the tip of a steel rod-shaped substrate whose tip is cut into a conical shape to form a diamond tip.
However, in this case, since the angle of the tip of the diamond tip is large and not sharp, there is a problem that electrons cannot be efficiently and stably emitted. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 4-67527 proposes a semiconductor electron emitting device using diamond for a p-type semiconductor layer.
However, this semiconductor electron-emitting device is a device that emits electrons by a specific amplification mechanism called avalanche amplification, and differs from a normal electron-emitting device in the principle of emitting electrons. In this device, the unique crystal structure of diamond having the (111) plane is not effectively utilized. Therefore, these electron-emitting devices still have problems, and an electron-emitting device without such a problem is desired.

【0005】この発明は、高い電子放出特性および安定
性を有し、長期間その性能が劣化することがなく、冷陰
極、フラットCRT、電子銃、高周波素子等の電気・電
子分野をはじめとする広い分野で好適に用いることがで
きる電子放出素子、およびかかる電子放出素子を容易に
かつ簡便に製造するための電子放出素子用エミッタの製
造方法を提供することを目的とする。
The present invention has high electron emission characteristics and stability, its performance is not deteriorated for a long period of time, and is applied to the electric and electronic fields such as cold cathodes, flat CRTs, electron guns, and high frequency devices. An object of the present invention is to provide an electron-emitting device that can be preferably used in a wide field, and a method for manufacturing an electron-emitting device emitter for easily and simply manufacturing the electron-emitting device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の請求項1に記載の発明は、表面が熱改質されたダイヤ
モンド薄膜をエミッタとして有することを特徴とする電
子放出素子であり、前記請求項2に記載の発明は、基板
の表面に気相合成法によりダイヤモンド薄膜を形成し、
前記ダイヤモンド薄膜を200〜1,150℃で熱改質
することによりエミッタを形成する電子放出素子用エミ
ッタの製造方法であり、前記請求項3に記載の発明は、
基板の表面に気相合成法によりダイヤモンド薄膜を形成
し、前記ダイヤモンド薄膜をスパッタリング処理し、2
00〜1,150℃で熱改質することによりエミッタを
形成することを特徴とする電子放出素子用エミッタの製
造方法である。
The invention according to claim 1 for solving the above-mentioned problems is an electron-emitting device characterized by having a diamond thin film whose surface is thermally modified as an emitter. The invention according to claim 2 forms a diamond thin film on the surface of a substrate by a vapor phase synthesis method,
A method for manufacturing an emitter for an electron-emitting device, which comprises forming an emitter by thermally modifying the diamond thin film at 200 to 1,150 ° C. The invention according to claim 3,
A diamond thin film is formed on the surface of the substrate by a vapor phase synthesis method, and the diamond thin film is subjected to a sputtering treatment.
A method for manufacturing an emitter for an electron-emitting device, characterized in that the emitter is formed by thermal modification at 00 to 1,150 ° C.

【0007】以下に、この発明に係る電子放出素子につ
き電子放出素子用エミッタの製造方法と共に詳細に説明
する。
The electron-emitting device according to the present invention will be described in detail below along with a method of manufacturing an emitter for an electron-emitting device.

【0008】この発明に係る電子放出素子は、以下の方
法により製造することができる。前記電子放出素子は、
1)基板の表面にダイヤモンド薄膜を形成する工程(以
下、ダイヤモンド薄膜形成工程と称する。)と、2)前
記ダイヤモンド薄膜を熱改質する工程(以下、熱改質工
程と称する。)と、3)ダイヤモンド薄膜が形成された
基板にコレクタを形成する工程(以下、素子形成工程と
称する。)とを有する工程により製造される。さらに、
これらの外に前記2)熱改質工程に先立って、前記ダイ
ヤモンド薄膜をスパッタリング処理する工程(以下、ス
パッタリング工程と称する。)を有していてもよい。
The electron-emitting device according to the present invention can be manufactured by the following method. The electron-emitting device is
1) a step of forming a diamond thin film on the surface of a substrate (hereinafter referred to as a diamond thin film forming step), 2) a step of thermally modifying the diamond thin film (hereinafter referred to as a thermal modifying step), and 3 ) A process including a step of forming a collector on a substrate on which a diamond thin film is formed (hereinafter referred to as an element forming step). further,
In addition to these, a step of sputtering the diamond thin film (hereinafter, referred to as a sputtering step) may be included prior to the 2) thermal reforming step.

【0009】1)ダイヤモンド薄膜形成工程 このダイヤモンド薄膜形成工程においては、基板の表面
に所望の形状のダイヤモンド薄膜を選択的に形成する。
1) Diamond thin film forming step In this diamond thin film forming step, a diamond thin film having a desired shape is selectively formed on the surface of the substrate.

【0010】前記所望の形状のダイヤモンド薄膜を選択
的に形成するには、ダイヤモンド薄膜の選択形成方法を
採用することができる。
In order to selectively form the diamond thin film having the desired shape, a diamond thin film selective forming method can be adopted.

【0011】前記ダイヤモンドの選択形成方法として
は、特に制限はなく、それ自体公知の方法を挙げること
ができ、例えば、基板の表面にパターン形成等を行なう
前処理を施した後にダイヤモンド薄膜の形成を行なう方
法を挙げることができる。
The selective formation method of the diamond is not particularly limited and may be a method known per se. For example, a diamond thin film is formed after a pretreatment for forming a pattern on the surface of the substrate. I can list the method to do.

【0012】−基板− 前記基板としては、その材質等につき特に制限はない
が、例えばシリコン、ガリウム−ヒ素、SiC、SiO
2 、Si34 、SrTiO3 、MgO、アルミナ、A
lN、セラミックス、サファイヤ、超硬合金等の半導体
用基板として用いることができる基板を挙げることがで
きる。これらの中でもシリコンの基板が好ましい。この
発明においては、前記基板としてシリコンウエハーを好
ましく用いることができる。また、前記基板は、P型あ
るいはN型の半導体であってもよい。前記基板の比抵抗
としては、通常10-6〜103 Ω・cmである。
-Substrate- The material of the substrate is not particularly limited, but is, for example, silicon, gallium-arsenic, SiC, SiO.
2 , Si 3 N 4 , SrTiO 3 , MgO, alumina, A
Examples thereof include substrates that can be used as semiconductor substrates such as 1N, ceramics, sapphire, and cemented carbide. Of these, a silicon substrate is preferable. In the present invention, a silicon wafer can be preferably used as the substrate. Further, the substrate may be a P-type or N-type semiconductor. The specific resistance of the substrate is usually 10 −6 to 10 3 Ω · cm.

【0013】−前処理− 前記前処理としては、例えば、炭素膜あるいはレジスト
材によるパターンを形成した後に傷付け処理をする前処
理、マスキング材によるパターンを形成した後に電界プ
ラズマ処理をする前処理、前記レジスト材によるパター
ンを形成した後に非マスク部を陽極化成法によりポーラ
ス化し熱酸化することによりSiO2 化し、その後電界
処理または傷付け処理を行なう前処理、ダイヤモンド状
炭素によるパターンを形成した後に熱処理をする前処
理、ダイヤモンド粒子を含有する前記レジスト材により
パターンを形成した後に非パターン部に残留するダイヤ
モンド粒子を超音波洗浄により除去し、前記非パターン
部をエッチング処理する前処理、SiO2 を被覆した後
に前記レジスト材によるパターンを形成し、非パターン
部のSiO2 を溶剤で溶解し、パターン部を溶剤で溶解
する前処理等を挙げることができる。
-Pretreatment-For the pretreatment, for example, a pretreatment for forming a pattern by a carbon film or a resist material and then performing a scratch treatment, a pretreatment for forming a pattern by a masking material and then performing an electric field plasma treatment, After forming the pattern by the resist material, the non-mask part is made porous by the anodization method and thermally oxidized to become SiO 2 , and then the pretreatment for performing the electric field treatment or the scratch treatment, and the heat treatment after forming the pattern by the diamond-like carbon Pretreatment, after forming a pattern by the resist material containing diamond particles, the diamond particles remaining in the non-patterned portion are removed by ultrasonic cleaning, a pretreatment for etching the non-patterned portion, after coating with SiO 2. A pattern is formed by the resist material, and a non-pattern Of SiO 2 emissions portion was dissolved in a solvent, it can be given pretreatment such as dissolving the pattern portion with a solvent.

【0014】前記炭素膜としては、例えばダイヤモンド
ライクカーボン(DLC)、グラッシーカーボン、グラ
ファイト、アモルファスカーボン等の炭素からなる膜、
ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ABS
樹脂等の炭素および水素からなる膜、ポリカーボネー
ト、ポリエステル、エチレン−酢酸ビニル共重合体(E
VA樹脂)、エチレン−アクリル酸エチル共重合体(E
EA樹脂)、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ノボラック
樹脂等の炭素、水素および酸素からなる膜などを挙げる
ことができる。
As the carbon film, for example, a film made of carbon such as diamond-like carbon (DLC), glassy carbon, graphite and amorphous carbon,
Polyethylene, polystyrene, polypropylene, ABS
Membrane composed of carbon and hydrogen such as resin, polycarbonate, polyester, ethylene-vinyl acetate copolymer (E
VA resin), ethylene-ethyl acrylate copolymer (E
EA resin), polymethylmethacrylate resin, novolac resin, and other films composed of carbon, hydrogen, and oxygen.

【0015】前記レジスト材としては、フォトレジスト
の他、電子線やX線用のレジストを挙げることができ
る。
Examples of the resist material include photoresists and resists for electron beams and X-rays.

【0016】前記フォトレジストとしては、ネガ型フォ
トレジストまたはポジ型フォトレジストを挙げることが
できる。これらのレジストは一般に用いられているもの
の外、各種公知の樹脂系やゴム系のフォトレジストを用
いることができる。
The photoresist may be a negative photoresist or a positive photoresist. In addition to the commonly used resists, various known resin-based or rubber-based photoresists can be used.

【0017】前記ネガ型フォトレジストの市販品として
は、例えば、富士薬品工業(株)製のLMR−33や東
京応化工業(株)製のOMR−83、OMR−85等を
挙げることができる。また、前記ポジ型フォトレジスト
の市販品としては、東京応化工業(株)製のOFPR−
2やOFPR−800等を挙げることができる。
Examples of commercially available negative photoresists include LMR-33 manufactured by Fuji Yakuhin Kogyo Co., Ltd. and OMR-83 and OMR-85 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Further, as the commercially available product of the positive photoresist, OFPR- manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. is used.
2 and OFPR-800.

【0018】前記マスキング材としては、例えばSiO
2 、Si34 、SiC等の遷移金属の炭化物、酸化
物、窒化物等を挙げることができる。
As the masking material, for example, SiO
Examples thereof include carbides, oxides, and nitrides of transition metals such as 2 , Si 3 N 4 , and SiC.

【0019】ここで、SiO2 を基板の表面に被覆した
後に前記レジスト材によるパターンを形成し、非パター
ン部のSiO2 を溶剤で溶解し、パターン部を溶剤で溶
解する前処理につき具体的に説明する。
Here, specifically, the pretreatment of coating the surface of the substrate with SiO 2 to form a pattern by the resist material, dissolving the non-patterned portion of SiO 2 with a solvent, and dissolving the patterned portion with a solvent will be described in detail. explain.

【0020】前記SiO2 を前記基板の表面に被覆する
には、SiO2 系被膜形成用塗料をスピンナー等を用い
て前記基板の表面に塗布し、熱処理することにより行な
うことができる。
[0020] covering the SiO 2 on the surface of the substrate, an SiO 2 film-forming coating material using a spinner or the like is applied to the surface of the substrate can be carried out by heat treatment.

【0021】前記SiO2 系被膜形成用塗料としては、
特に制限はないのであるがケイ素化合物{一般式Rn
i(OH)4-n で示すことができる。ただし、nは4以
下の数である。}および添加剤(たとえば拡散用不純
物、ガラス質形成剤および有機バインダー)を有機溶剤
(たとえば、アルコールを主成分とし、必要に応じてエ
ステルおよびケトンを混合してなる溶剤)に溶解してな
るSiO2 系被膜形成用塗料が好ましい。このようなS
iO2 系被膜形成用塗料は、市販品を用いることができ
る。前記市販品としては、例えば東京応化工業(株)製
のOCD(Type−1、Type−2、Type−
3、Type−7)を挙げることができる。前記SiO
2 を塗布する厚みとしては、通常0.05μm以上0.
5μm以下である。前記厚みが0.05μm未満である
とダイヤモンドの選択形成を十分に行えないことがあ
る。前記厚みが0.5μmを越えると、後に行なう溶剤
処理において前記SiO2 が容易に除去されないことが
ある。
As the coating material for forming the SiO 2 film,
There is no particular limitation, but a silicon compound {general formula R n S
It can be represented by i (OH) 4-n . However, n is a number of 4 or less. } And additives (for example, impurities for diffusion, glass forming agents and organic binders) dissolved in an organic solvent (for example, a solvent containing alcohol as a main component and optionally an ester and a ketone mixed therein). A 2 type film forming coating is preferred. S like this
A commercially available product can be used as the coating material for forming the iO 2 film. Examples of the commercially available product include OCD (Type-1, Type-2, Type-) manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
3, Type-7). SiO
The thickness for applying 2 is usually 0.05 μm or more and 0.
It is 5 μm or less. If the thickness is less than 0.05 μm, selective formation of diamond may not be sufficiently performed. If the thickness exceeds 0.5 μm, the SiO 2 may not be easily removed by the solvent treatment performed later.

【0022】前記レジスト材によるパターンの形成は、
以下のようにして行なうことができる。
The pattern formation by the resist material is
It can be performed as follows.

【0023】即ち、先ず前述のレジスト材を例えばスプ
レー、スピンナー、デイッピング、刷毛塗り等の方法を
用いて前記SiO2 上に塗布して乾燥することにより、
0.5〜10μm程度の厚みを有するレジスト層を得
る。そして、所望の形状のパターンと同じ形状あるいは
逆の形状の遮光部を有するフォトマスクを介して前記レ
ジスト層に紫外線等の光を照射して露光した後、現像
し、リンスすることにより行なうことができる。前記露
光の方法としては、例えばコンタクト露光方式、プロキ
シミティー露光方式、プロジェクション露光方式等を挙
げることができる。
That is, first, the above resist material is applied onto the SiO 2 by using a method such as spraying, spinner, dipping, brush coating, etc., and dried,
A resist layer having a thickness of about 0.5 to 10 μm is obtained. Then, the resist layer is irradiated with light such as ultraviolet rays through a photomask having a light-shielding portion having the same shape as the pattern of a desired shape or an inverse shape, and the resist layer is exposed, developed, and rinsed. it can. Examples of the exposure method include a contact exposure method, a proximity exposure method, and a projection exposure method.

【0024】前記非パターン部を溶剤で溶解するには、
SiO2 を溶解することができる溶剤を用いて行なうこ
とができる。前記溶剤としては、特に制限はないが、例
えば市販のバッファーフッ酸およびフッ酸(50%)の
希釈溶液を挙げることができる。
To dissolve the non-patterned portion with a solvent,
It can be performed using a solvent capable of dissolving SiO 2 . The solvent is not particularly limited, and examples thereof include commercially available buffer hydrofluoric acid and a dilute solution of hydrofluoric acid (50%).

【0025】前記パターン部を溶剤で溶解するには、前
記レジスト材を溶解することができる溶剤を用いて行な
うことができる。前記溶剤としては、特に制限はない
が、例えば市販のレジスト溶解用溶剤を挙げることがで
きる。
To dissolve the pattern portion with a solvent, a solvent capable of dissolving the resist material can be used. The solvent is not particularly limited, and a commercially available solvent for dissolving resist can be used, for example.

【0026】以上により、前記基板の表面に、前記Si
2 による、所望のパターンと同じあるいは逆のパター
ンを形成することができる。なお、この前処理を採用す
る場合には、後述のダイヤモンド薄膜の形成を行なった
後に、前記SiO2 を前記バッファーフッ酸等の溶剤を
用いて除去する場合もある。
From the above, the Si on the surface of the substrate is
A pattern of O 2 that is the same as or opposite to the desired pattern can be formed. When this pretreatment is adopted, the SiO 2 may be removed using a solvent such as the buffer hydrofluoric acid after forming the diamond thin film described later.

【0027】−ダイヤモンド薄膜の形成− 前記ダイヤモンド薄膜の形成は、それ自体公知である各
種のダイヤモンド気相形成法を用いて行なうことができ
る。
-Formation of Diamond Thin Film- The diamond thin film can be formed by various diamond vapor phase formation methods known per se.

【0028】前記ダイヤモンド気相形成法としては、例
えばCVD法、PVD法、PCVD法、またはこれらを
組合せた方法等を挙げることができる。これらの中で
も、通常EACVD法を含めた各種の熱フィラメント
法、熱プラズマ法を含めた各種の直流プラズマCVD
法、熱プラズマ法を含めた各種交流(50Hz、60H
z、13.5MHz等)プラズマCVD法、熱プラズマ
法を含めたマイクロ波プラズマCVD法等を好適に挙げ
ることができる。
Examples of the diamond vapor phase forming method include a CVD method, a PVD method, a PCVD method, and a method combining these. Among these, various hot filament methods including the normal EACVD method, and various direct current plasma CVD including the thermal plasma method
Method, various alternating current including thermal plasma method (50Hz, 60H
z, 13.5 MHz, etc.) Plasma CVD method, microwave plasma CVD method including thermal plasma method and the like can be preferably mentioned.

【0029】前記ダイヤモンド気相形成法に用いる炭素
源ガスとしては、例えばメタン、エタン、プロパン、ブ
タン等のパラフィン系炭化水素;エチレン、プロピレ
ン、ブチレン等のオレフィン系炭化水素;アセチレン、
アリレン等のアセチレン系炭化水素;ブタジエン、アレ
ン等のジオレフィン系炭化水素;シクロプロパン、シク
ロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環式
炭化水素;シクロブタジエン、ベンゼン、トルエン、キ
シレン、ナフタレン等の芳香族炭化水素;アセトン、ジ
エチルケトン、ベンゾフェノン等のケトン類;メタノー
ル、エタノール等のアルコール類;この外の含酸素炭化
水素;トリメチルアミン、トリエチルアミン等のアミン
類;この外の含窒素炭化水素;炭酸ガス、一酸化炭素、
過酸化炭素等を挙げることができる。
Examples of the carbon source gas used in the diamond vapor phase formation method include paraffin hydrocarbons such as methane, ethane, propane and butane; olefin hydrocarbons such as ethylene, propylene and butylene; acetylene;
Acetylene-based hydrocarbons such as arylene; Diolefin-based hydrocarbons such as butadiene and allene; Alicyclic hydrocarbons such as cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane and cyclohexane; Aromatic such as cyclobutadiene, benzene, toluene, xylene and naphthalene Hydrocarbons; Ketones such as acetone, diethyl ketone, benzophenone; Alcohols such as methanol, ethanol; Other oxygen-containing hydrocarbons; Amines such as trimethylamine and triethylamine; Other nitrogen-containing hydrocarbons; Carbon dioxide gas, one Carbon oxide,
Carbon peroxide etc. can be mentioned.

【0030】これらの中でも、メタン、エタン、プロパ
ン等のパラフィン系炭化水素、エタノール、メタノール
等のアルコール類、アセトン、ベンゾフェノン等のケト
ン類、トリメチルアミン、トリエチルアミン等のアミン
類、炭酸ガス、一酸化炭素が好ましく、特に一酸化炭素
が好ましい。なお、これらは一種単独で用いてもよく、
あるいは二種以上を混合ガス等として併用してもよい。
Among these, paraffin hydrocarbons such as methane, ethane and propane, alcohols such as ethanol and methanol, ketones such as acetone and benzophenone, amines such as trimethylamine and triethylamine, carbon dioxide and carbon monoxide. Carbon monoxide is particularly preferable. Incidentally, these may be used alone,
Alternatively, two or more kinds may be used together as a mixed gas or the like.

【0031】また、これらは水素等の活性ガスやヘリウ
ム、アルゴン、ネオン、キセノン、窒素等の不活性ガス
と混合して用いてもよい。
Further, these may be used as a mixture with an active gas such as hydrogen or an inert gas such as helium, argon, neon, xenon or nitrogen.

【0032】さらに、ダイヤモンド半導体を製造する場
合には、ドーピングガスを前記炭素源ガスに混合するこ
とができる。前記ドーピングガスとしては、P型ダイヤ
モンド半導体を得る場合には、例えばB26 等を用い
ることができ、n型ダイヤモンド半導体を得る場合に
は、例えばPH3 等を用いることができる。
Further, when manufacturing a diamond semiconductor, a doping gas can be mixed with the carbon source gas. As the doping gas, B 2 H 6 or the like can be used when obtaining a P-type diamond semiconductor, and PH 3 or the like can be used when obtaining an n-type diamond semiconductor.

【0033】ダイヤモンドの形成条件としては、特に制
限はないが、例えば反応圧力としては、通常10-6〜1
3 Torrであり、好ましくは1〜760Torrで
ある。前記反応圧力が10-6Torrよりも低い場合に
は、ダイヤモンドの形成速度が遅くなることがある。一
方、103 Torrより高い場合には、103 Torr
のときに得られる効果に比べて、それ以上の効果がない
こともある。
The conditions for forming diamond are not particularly limited, but for example, the reaction pressure is usually 10 -6 to 1
It is 0 3 Torr, preferably 1 to 760 Torr. When the reaction pressure is lower than 10 −6 Torr, the diamond formation rate may be slow. On the other hand, if higher than 10 3 Torr is, 10 3 Torr
There may be no more effect than the effect obtained at.

【0034】基板の表面温度としては、前記炭素源ガス
の活性化手段等により異なるので、一概に規定すること
はできないが、通常、室温〜1,200℃であり、好ま
しくは室温〜1,100℃である。前記基板の表面温度
が室温よりも低いと、結晶性のダイヤモンドの形成が不
十分になることがある。一方、1,200℃を超える
と、形成されたダイヤモンドのエッチングが生じ易くな
ることがある。
The surface temperature of the substrate varies depending on the means for activating the carbon source gas and so cannot be specified unconditionally, but is usually room temperature to 1,200 ° C., preferably room temperature to 1,100. ℃. If the surface temperature of the substrate is lower than room temperature, formation of crystalline diamond may be insufficient. On the other hand, if the temperature exceeds 1,200 ° C., the formed diamond may be easily etched.

【0035】反応時間としては、特に限定はなく、ダイ
ヤモンドが所望の厚みとなるように、ダイヤモンドの形
成速度に応じて適宜に設定するのが好ましい。
The reaction time is not particularly limited, and it is preferable to appropriately set the reaction time according to the diamond formation rate so that the diamond has a desired thickness.

【0036】形成するダイヤモンドの厚みとしては、目
的に応じて適宜選択することができ、通常0.5〜10
0μmであり、1〜50μmが好ましい。前記厚みがあ
まり薄すぎると、後に行なう熱改質処理、あるいはスパ
ッタリング処理等において、均一な熱処理をすることが
できないことがり、安定なエミッタ特性を得ることがで
きないことがある。一方、あまり厚すぎても、それに見
合う効果が少なく、ダイヤモンド薄膜の剥離等を生じて
しまい、良好なエミッタを形成することができないこと
がある。
The thickness of the diamond to be formed can be appropriately selected according to the purpose and is usually 0.5 to 10
It is 0 μm, preferably 1 to 50 μm. If the thickness is too thin, it may not be possible to perform uniform heat treatment in the subsequent thermal modification treatment, sputtering treatment, or the like, and stable emitter characteristics may not be obtained. On the other hand, if it is too thick, the effect corresponding to it is small, and the diamond thin film may be peeled off, so that a good emitter may not be formed.

【0037】以上により、基板の表面にダイヤモンド薄
膜が、寸法精度よく選択的に形成される。
As described above, the diamond thin film is selectively formed on the surface of the substrate with high dimensional accuracy.

【0038】2)熱改質工程 この熱改質工程においては、前記基板の表面に形成され
た前記ダイヤモンド薄膜に、特定の熱処理を行なうこと
により前記ダイヤモンド薄膜を熱改質する。
2) Thermal Modification Step In this thermal modification step, the diamond thin film formed on the surface of the substrate is subjected to a specific heat treatment to thermally modify the diamond thin film.

【0039】前記熱処理は、圧力、温度、時間、加熱法
等の条件を以下のようにして行なうことができる。
The heat treatment can be carried out under the conditions of pressure, temperature, time, heating method and the like as follows.

【0040】前記圧力としては、通常2×10-3Tor
r以下であり、5×10-4Torr以下が好ましい。前
記圧力が2×10-3Torrを越えると、残留ガスによ
るコンタミネーションの影響の出ることがある。
The pressure is usually 2 × 10 -3 Tor
r or less, and preferably 5 × 10 −4 Torr or less. If the pressure exceeds 2 × 10 −3 Torr, the residual gas may cause contamination.

【0041】前記温度としては、通常200〜1,15
0℃であり、300〜900℃が好ましく、特に400
〜750℃が好ましい。前記温度が、200℃未満であ
ると熱処理効果が十分に奏されないことがある。一方、
1,150℃を越えるとダイヤモンドの酸化が発生する
ことがある。
The temperature is usually 200 to 1,15.
0 ° C., preferably 300 to 900 ° C., especially 400
750 degreeC is preferable. If the temperature is less than 200 ° C, the heat treatment effect may not be sufficiently exhibited. on the other hand,
If the temperature exceeds 1,150 ° C, diamond oxidation may occur.

【0042】前記時間としては、通常30秒〜1時間で
あり、5分〜1時間が好ましく、特に10分〜1時間が
好ましい。前記時間が、30秒未満であると熱処理効果
の十分に奏されないことがある。一方、1時間を越える
とそれに見合う技術的効果の奏されないことがある。
The time is usually 30 seconds to 1 hour, preferably 5 minutes to 1 hour, and particularly preferably 10 minutes to 1 hour. If the time is less than 30 seconds, the heat treatment effect may not be sufficiently exhibited. On the other hand, if the time exceeds 1 hour, the technical effect commensurate with it may not be obtained.

【0043】前記加熱法としては、特に制限はなく、通
電による加熱方法、赤外線ランプによる加熱方法、ヒー
ターによる加熱方法等を挙げることができる。前記加熱
を行なうには、それ自体公知の加熱装置を用いることが
できる。
The heating method is not particularly limited, and examples thereof include a heating method by energization, a heating method by an infrared lamp, and a heating method by a heater. To perform the heating, a heating device known per se can be used.

【0044】以上の熱改質工程により、前記基板の表面
に形成されたダイヤモンド薄膜の表面に仕事関数の低い
表面状態を露出させることができるためと考えられ、い
ずれにしても前記ダイヤモンド薄膜をエミッタとして好
適な状態に改質することができる。
It is considered that the above-mentioned thermal modification step can expose a surface state having a low work function to the surface of the diamond thin film formed on the surface of the substrate. In any case, the diamond thin film is used as an emitter. Can be modified into a suitable state.

【0045】なお、この発明においては、前記2)熱改
質工程に先立って、以下のスパッタリング工程を行なっ
てもよい。
In the present invention, the following sputtering step may be performed prior to the 2) thermal reforming step.

【0046】−スパッタリング工程− このスパッタリング工程においては、前記基板の表面に
形成したダイヤモンド薄膜にスパッタリング処理を行な
う。
-Sputtering Step-In this sputtering step, the diamond thin film formed on the surface of the substrate is subjected to a sputtering process.

【0047】前記スパッタリング処理は、それ自体公知
のスパッタリング装置を用い、RF法、DC法、イオン
ビーム法等により、圧力、ガス、時間等の諸条件を以下
のようにして行なうことができる。
The sputtering process can be carried out by using a sputtering apparatus known per se by RF method, DC method, ion beam method and the like under various conditions such as pressure, gas and time as follows.

【0048】前記スパッタリング装置としては、例えば
2極、直流2極または高周波2極スパッタリング装置、
直交電磁界型スパッタリング装置、平板または同軸マグ
ネトロンスパッタリング装置、スパッタガンスパッタリ
ング装置等を挙げることができる。
As the sputtering apparatus, for example, a 2-pole, DC 2-pole or high-frequency 2-pole sputtering apparatus,
An orthogonal electromagnetic field type sputtering device, a flat plate or coaxial magnetron sputtering device, a sputtering gun sputtering device and the like can be mentioned.

【0049】前記圧力としては、通常2×10-6〜1T
orrであり、10-4〜0.5Torrが好ましく、特
に10-3〜0.2Torrが好ましい。前記圧力が、2
×10-6Torr未満であるとスパッタリング効率の低
下することがある。一方、1Torrを越えると方式に
よって放電が不安定になることがことがある。
The pressure is usually 2 × 10 -6 to 1 T
orr, preferably 10 −4 to 0.5 Torr, and particularly preferably 10 −3 to 0.2 Torr. The pressure is 2
If it is less than × 10 -6 Torr, the sputtering efficiency may decrease. On the other hand, if it exceeds 1 Torr, the discharge may become unstable depending on the method.

【0050】前記ガスとしてHe、Ne、Ar等の稀ガ
ス、O2 ガス、N2 ガス等を挙げることができる。
Examples of the gas include rare gases such as He, Ne and Ar, O 2 gas and N 2 gas.

【0051】前記時間としては、通常10秒〜1時間で
あり、30秒〜30分が好ましく、特に1〜15分が好
ましい。前記時間が、10秒未満であると十分にスパッ
タリングすることができないことがある。一方、1時間
を越えると時間を長くすることによる効果がそれほどな
く、ダイヤモンドが必要以上にスパッタリングされるこ
とがある。
The time is usually 10 seconds to 1 hour, preferably 30 seconds to 30 minutes, and particularly preferably 1 to 15 minutes. If the time is less than 10 seconds, the sputtering may not be performed sufficiently. On the other hand, if the time exceeds 1 hour, the effect of increasing the time is not so great, and diamond may be sputtered more than necessary.

【0052】前記スパッタリング処理を前記2)熱改質
工程に先だって行なうと、前記基板の表面に形成したダ
イヤモンド薄膜の表面に仕事関数の低い表面状態を多く
露出させることができるので好ましい。
It is preferable to carry out the sputtering treatment prior to the step 2) thermal modification step because a lot of surface states having a low work function can be exposed on the surface of the diamond thin film formed on the surface of the substrate.

【0053】3)素子形成工程 この素子形成工程においては、エミッタとしてのダイヤ
モンド薄膜を用い、更にコレクタを形成し、更に必要に
応じてゲート(以下、ベースと称することがある。)を
形成することにより、電子放出素子を製造する。
3) Element forming step In this element forming step, a diamond thin film is used as an emitter, a collector is further formed, and a gate (hereinafter sometimes referred to as a base) is further formed if necessary. Thus, the electron-emitting device is manufactured.

【0054】前記電子放出素子としては、エミッタ、ゲ
ートおよびコレクタによる三極素子で構成されるもので
も、あるいはエミッタおよびコレクタによる二極素子で
構成されるものでもよい。また、その構造としては、ポ
イント形でもウエッジ形でもよく、これらは横形でもあ
るいは縦型でもよい。前記縦型としては、プレーナー
形、あるいは、密閉型、開放型、FET型等のノンプレ
ーナー形を挙げることができる。
The electron-emitting device may be composed of a tripolar device composed of an emitter, a gate and a collector, or may be composed of a bipolar device composed of an emitter and a collector. The structure may be a point type or a wedge type, and these may be horizontal or vertical. Examples of the vertical type include a planar type, and a non-planar type such as a closed type, an open type, and an FET type.

【0055】前記コレクタとしては、例えばシリコン、
Al、Au、Pt、Ti、Cr、Mo等の導電性材料を
挙げることができる。前記コレクタの大きさ、形状等
は、エミッタの大きさ、形状等や素子のタイプ、用途等
に応じて適宜に選択することができる。
As the collector, for example, silicon,
Conductive materials such as Al, Au, Pt, Ti, Cr and Mo can be mentioned. The size, shape, etc. of the collector can be appropriately selected according to the size, shape, etc. of the emitter, the type of device, the application, etc.

【0056】前記コレクタは、例えば以下のようにして
形成することができる。即ち、前記基板の表面におけ
る、前記ダイヤモンド薄膜が形成された部位の周囲に、
前記ダイヤモンド薄膜よりも厚い厚みを有する絶縁材に
よる層を形成する。そして、前記絶縁物による層の表面
に前記コレクタを配置することにより形成することがで
きる。
The collector can be formed, for example, as follows. That is, on the surface of the substrate, around the portion where the diamond thin film is formed,
A layer of an insulating material having a thickness thicker than the diamond thin film is formed. Then, it can be formed by disposing the collector on the surface of the layer made of the insulating material.

【0057】前記絶縁材としては、例えばポリイミド、
SiO2 、Al23 等を挙げることができる。これら
の中でもSiO2 が好ましい。
As the insulating material, for example, polyimide,
Examples thereof include SiO 2 and Al 2 O 3 . Of these, SiO 2 is preferable.

【0058】なお、前記三極素子の場合には、エミッタ
およびコレクタの外に、さらに前記ゲートを設ける。前
記ゲートの材質としては、Si、Al、Au、Pt、T
i、Cr、Mo等を挙げることができる。前記ゲート
は、前記コレクタと前記ダイヤモンド薄膜との間の位置
に、適宜に選択した大きさ、形状等にて設けることがで
きる。
In the case of the triode element, the gate is further provided outside the emitter and collector. The material of the gate is Si, Al, Au, Pt, T
i, Cr, Mo, etc. can be mentioned. The gate can be provided at a position between the collector and the diamond thin film, with an appropriately selected size, shape, and the like.

【0059】前記電子放出素子は、適宜選択したそれ自
体公知の方法により製造することができる。
The electron-emitting device can be manufactured by an appropriately selected method known per se.

【0060】ここで、前記二極素子で構成されるサンド
イッチ型の電子放出素子の一例についてその製造法を、
具体的に説明する。この場合、先ず前記基板における前
記ダイヤモンド薄膜が形成された部位の周囲にポリアミ
ド樹脂による絶縁層を、その厚みが前記ダイヤモンド薄
膜よりも厚くなるように形成する。そして、コレクタを
前記ポリアミド樹脂による絶縁層上に、前記ダイヤモン
ド薄膜を覆い、かつ密閉するように配置する。すると、
図1に示すような、基板2の表面に形成されたダイヤモ
ンド薄膜3のエミッタと、これを密閉するように形成さ
れた絶縁層4とコレクタ5とを有する電子放出素子1を
製造することができる。
Here, a manufacturing method of an example of a sandwich type electron-emitting device composed of the bipolar device will be described.
This will be specifically described. In this case, first, an insulating layer made of polyamide resin is formed around the portion of the substrate where the diamond thin film is formed so that the insulating layer is thicker than the diamond thin film. Then, the collector is arranged on the insulating layer made of the polyamide resin so as to cover and seal the diamond thin film. Then,
An electron-emitting device 1 having an emitter of a diamond thin film 3 formed on the surface of a substrate 2 and an insulating layer 4 and a collector 5 formed so as to seal the emitter can be manufactured as shown in FIG. .

【0061】[0061]

【実施例】【Example】

(実施例1) 1)ダイヤモンド薄膜形成工程 −基板− 30mm×10mmのシリコンウエハーを基板として用
いた。
(Example 1) 1) Diamond thin film forming step-Substrate-A 30 mm x 10 mm silicon wafer was used as a substrate.

【0062】−前処理− 粒度分布40〜60μmの合成ダイヤモンド粒子(東京
ダイヤモンドIMM)0.2gを20mlアセトン中に
分散させ、超音波を照射しながら基板表面に傷付き処理
を15分間行った。
—Pretreatment— 0.2 g of synthetic diamond particles (Tokyo Diamond IMM) having a particle size distribution of 40 to 60 μm was dispersed in 20 ml of acetone, and the substrate surface was scratched for 15 minutes while being irradiated with ultrasonic waves.

【0063】前記基板にSOG(Spin−On−Gl
ass)を0.5μmの厚みで被覆した。このSOG
は、基板上に東京応化工業株式会社製のOCDタイプ7
をスピンコートし、400℃に加熱しながら窒素雰囲気
中でアニールすることにより得ることができた。
SOG (Spin-On-Gl) is formed on the substrate.
ass) was coated to a thickness of 0.5 μm. This SOG
Is an OCD type 7 made by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. on the substrate.
Was spin-coated and annealed in a nitrogen atmosphere while heating at 400 ° C.

【0064】次いで、フォトレジスト(東京応化工業株
式会社、OFPR−800)をスピンコートして(3×
103 rpmにて約1μmのレジスト)、マスクアライ
ナ(キャノン販売株式会社製、PLA−501)にてパ
ターン導入を行った。
Then, a photoresist (Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., OFPR-800) was spin-coated (3 ×).
A pattern was introduced by a mask aligner (PLA-501, manufactured by Canon Sales Co., Ltd.) with a resist of about 1 μm at 10 3 rpm.

【0065】パターンはΦ5mmで、この部分のSOG
をバッファフッ酸にて溶解除去し、次いでレジストを剥
離液を用いて溶解除去し、ダイヤモンド合成用の基板と
した。
The pattern is Φ5 mm, and the SOG of this part
Was dissolved and removed with buffer hydrofluoric acid, and then the resist was dissolved and removed with a stripping solution to obtain a substrate for diamond synthesis.

【0066】−ダイヤモンド薄膜の形成− マイクロ波プラズマCVD法(2.45GHz)によ
り、原料ガスとしてCO/H2 を各々10/90scc
mの流量で使用し、反応圧力が40Torr、基板温度
が900℃、反応時間が1時間である条件下で反応させ
ることにより、厚みが約1μmである、直径が5mmの
円形のダイヤモンド薄膜を前記基板の表面に選択形成し
た。
-Formation of Diamond Thin Film- By the microwave plasma CVD method (2.45 GHz), CO / H 2 was used as a source gas at 10/90 scc each.
A circular diamond thin film having a thickness of about 1 μm and a diameter of 5 mm is obtained by reacting under a condition that the reaction pressure is 40 Torr, the substrate temperature is 900 ° C., and the reaction time is 1 hour. It was selectively formed on the surface of the substrate.

【0067】2)熱改質工程 ダイヤモンド薄膜が形成された基板を、圧力が5.7×
10-9Torr以下、温度が700℃、時間が5分間で
ある条件下で通電加熱処理することにより、前記ダイヤ
モンド薄膜の熱改質を行なった。
2) Thermal modification step The substrate on which the diamond thin film was formed was subjected to a pressure of 5.7 ×.
The diamond thin film was thermally modified by conducting an electric heating treatment under the conditions of 10 −9 Torr or less, a temperature of 700 ° C., and a time of 5 minutes.

【0068】3)素子形成工程 前記基板における、前記ダイヤモンド薄膜が形成された
部位の周囲に、厚み35μmのポリイミド樹脂による絶
縁層を形成した。次に、p型シリコン基板をコレクタと
して前記絶縁層の表面に、かつエミッタとして機能する
前記ダイヤモンド薄膜をサンドイッチするように配置す
ることにより、二極で構成される電子放出素子を形成し
た。
3) Element Forming Step An insulating layer made of a polyimide resin having a thickness of 35 μm was formed around the portion where the diamond thin film was formed on the substrate. Next, a p-type silicon substrate was disposed as a collector on the surface of the insulating layer and the diamond thin film functioning as an emitter was sandwiched to form an electron-emitting device composed of two electrodes.

【0069】得られた電子放出素子につき、I−V特性
を測定した。前記I−V特性は、エミッタが形成された
前記基板を電源の陰極に接続し、前記コレクタを電源の
陽極に接続して回路を形成し、この回路内に電流計と電
圧計とを設置した後、通電し、電流値および電圧値を測
定し、この測定値をファウラー・ノルドハイム理論式に
代入することにより求めた。その結果を図2に示すグラ
フに、かつ白い四角形のプロットで示した。なお、図2
に示すグラフ中、Aは電流を意味し、Vは電圧を意味し
ている。結果としては、良好な電子放出特性が観察され
た。
The IV characteristics of the obtained electron-emitting device were measured. Regarding the IV characteristics, a circuit was formed by connecting the substrate on which an emitter was formed to a cathode of a power source and connecting the collector to an anode of a power source, and installing an ammeter and a voltmeter in this circuit. After that, electricity was supplied, the current value and the voltage value were measured, and the measured values were assigned to the Fowler-Nordheim theoretical formula. The results are shown in the graph shown in FIG. 2 and as a white square plot. Note that FIG.
In the graph shown in, A means current and V means voltage. As a result, good electron emission characteristics were observed.

【0070】(比較例1)実施例1において、2)熱改
質工程を行なわなかった外は、実施例1と同様にして電
子放出素子を製造し、そのI−V特性を測定した。その
結果を図2に示すグラフに、かつ白い丸のプロットで示
した。結果としては、電子の放出はほとんど観察されな
かった。
(Comparative Example 1) In Example 1, an electron-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that 2) the thermal reforming step was not performed, and the IV characteristics were measured. The results are shown in the graph shown in FIG. 2 and as a white circle plot. As a result, almost no electron emission was observed.

【0071】(実施例2)実施例1において、2)熱改
質工程に先立って、2×10-2Torrの圧力下、アル
ゴンガスで5分間スパッタリング工程を行なった外は、
実施例1と同様にして電子放出素子を製造し、そのI−
V特性を測定した。その結果を図2に示すグラフに、か
つ黒い四角形のプロットで示した。結果としては、実施
例1よりも更に良好な電子放出特性が観察さた。
(Example 2) In Example 1, 2) except that the sputtering step was performed for 5 minutes with argon gas under a pressure of 2 × 10 -2 Torr prior to the thermal reforming step.
An electron-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1, and its I-
The V characteristic was measured. The results are shown in the graph shown in FIG. 2 and as a black square plot. As a result, better electron emission characteristics than in Example 1 were observed.

【0072】(比較例2)実施例2において、熱改質工
程を行なわなかった外は、実施例2と同様にして電子放
出素子を製造し、そのI−V特性を測定した。その結果
を図2に示すグラフに、かつ黒い丸のプロットで示し
た。結果としては、電子の放出はほとんど観察されなか
った。
(Comparative Example 2) An electron-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the thermal reforming step was not performed, and its IV characteristic was measured. The results are shown in the graph shown in FIG. 2 and as a black circle plot. As a result, almost no electron emission was observed.

【0073】[0073]

【発明の効果】この発明によると、高い電子放出特性お
よび安定性を有し、長期間その性能が劣化することがな
く、冷陰極、フラットCRT、電子銃、高周波素子等の
電気・電子分野をはじめとする広い分野で好適に用いる
ことができる電子放出素子、およびかかる電子放出素子
を容易にかつ簡便に製造するための電子放出素子用エミ
ッタの製造方法を提供することができる。
According to the present invention, it has high electron emission characteristics and stability, and its performance is not deteriorated for a long period of time. Therefore, it can be applied to electric and electronic fields such as cold cathodes, flat CRTs, electron guns, and high frequency devices. It is possible to provide an electron-emitting device that can be suitably used in a wide range of fields including the first, and a method of manufacturing an electron-emitting device emitter for easily and simply manufacturing such an electron-emitting device.

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

【図1】図1は、この発明における電子放出素子の一実
施例を示す断面概略説明図である。
FIG. 1 is a schematic cross sectional view showing an embodiment of an electron-emitting device according to the present invention.

【図2】図2は、この発明の電子放出素子における電子
放出特性の一例を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of electron emission characteristics in the electron emitting device of the present invention.

【符合の説明】[Explanation of sign]

1・・・電子放出素子、2・・・基板、3・・・ダイヤ
モンド薄膜、4・・・絶縁層、5・・・コレクタ、
1 ... Electron emitting device, 2 ... Substrate, 3 ... Diamond thin film, 4 ... Insulating layer, 5 ... Collector,

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面が熱改質されたダイヤモンド薄膜を
エミッタとして有することを特徴とする電子放出素子。
1. An electron-emitting device having a diamond thin film whose surface is thermally modified as an emitter.
【請求項2】 基板の表面に気相合成法によりダイヤモ
ンド薄膜を形成し、前記ダイヤモンド薄膜を200〜
1,150℃で熱改質することによりエミッタを形成す
ることを特徴とする電子放出素子用エミッタの製造方
法。
2. A diamond thin film is formed on a surface of a substrate by a vapor phase synthesis method, and the diamond thin film is formed into a thin film of
A method for manufacturing an emitter for an electron-emitting device, which comprises forming the emitter by thermal reforming at 1,150 ° C.
【請求項3】 基板の表面に気相合成法によりダイヤモ
ンド薄膜を形成し、前記ダイヤモンド薄膜をスパッタリ
ング処理し、200〜1,150℃で熱改質することに
よりエミッタを形成することを特徴とする電子放出素子
用エミッタの製造方法。
3. An emitter is formed by forming a diamond thin film on the surface of a substrate by a vapor phase synthesis method, subjecting the diamond thin film to a sputtering treatment, and thermally modifying the diamond thin film at 200 to 1,150 ° C. A method for manufacturing an emitter for an electron-emitting device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729094A (en) * 1996-04-15 1998-03-17 Massachusetts Institute Of Technology Energetic-electron emitters
WO2007000919A1 (en) * 2005-06-28 2007-01-04 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Diamond electron source with carbon termination structure and production method thereof

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