JPH0831302A - 電子放出素子 - Google Patents
電子放出素子Info
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- JPH0831302A JPH0831302A JP16516494A JP16516494A JPH0831302A JP H0831302 A JPH0831302 A JP H0831302A JP 16516494 A JP16516494 A JP 16516494A JP 16516494 A JP16516494 A JP 16516494A JP H0831302 A JPH0831302 A JP H0831302A
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- electron
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/312—Cold cathodes having an electric field perpendicular to the surface thereof
- H01J2201/3125—Metal-insulator-Metal [MIM] emission type cathodes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
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- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ダイオード電流が少なく、電子放出効率の高い
ＭＩＭ型電子放出素子を提供する。 【構成】電子放出素子１０は、ガラス基板１２上に配設
された下部電極１４と、下部電極１４上に絶縁膜１６を
介して配設された上部電極１８と、を具備する。下部電
極１４は、Ｔａ及びＡｌからなる非晶質合金からなる。
絶縁膜１６は、基板１２上に形成された下部電極１４の
材料である非晶質合金の層の上部を陽極酸化することに
より得られ、粒界散乱のない均一な膜質を有する。上部
電極１８はＡｌからなる。下部電極１４と上部電極１８
との間に高電界が形成されると、下部電極１４のフェル
ミレベル近傍の電子は上部電極１８側に至り、その一部
の真空準位を越えるエネルギーを持った電子が真空中に
放出される。
ＭＩＭ型電子放出素子を提供する。 【構成】電子放出素子１０は、ガラス基板１２上に配設
された下部電極１４と、下部電極１４上に絶縁膜１６を
介して配設された上部電極１８と、を具備する。下部電
極１４は、Ｔａ及びＡｌからなる非晶質合金からなる。
絶縁膜１６は、基板１２上に形成された下部電極１４の
材料である非晶質合金の層の上部を陽極酸化することに
より得られ、粒界散乱のない均一な膜質を有する。上部
電極１８はＡｌからなる。下部電極１４と上部電極１８
との間に高電界が形成されると、下部電極１４のフェル
ミレベル近傍の電子は上部電極１８側に至り、その一部
の真空準位を越えるエネルギーを持った電子が真空中に
放出される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＭＩＭ（金属−絶縁体−
金属）型の電子放出素子に関する。
金属）型の電子放出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、電子放出素子として開発の主流で
あるのが電界放出陰極アレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｔｔ
ｅｒ Ａｒｒａｙ：ＦＥＡ）である。これは、鋭い針状
電極に強い電界を印加すると、チップ先端から高密度の
電子が放出される、すなわち電界放出を用いたものであ
る。この素子では、微細なチップを多数個集積すること
によって、大きな放出電流が得られている。例えば、Ｍ
ｏの単一チップからの放出電流は１００μＡが得られて
いる。更に、現状でのチップの集積密度が５×１０7 ／
ｃｍ2 に達していることから、面平均の電流密度も１，
０００Ａ／ｃｍ2と、熱陰極からの放出電流密度の１０
０倍近い値が得られている。しかし、この陰極では鋭い
針状構造を用いることから、気体分子の吸着や脱離、高
電界下でのチップの針状電極の先端原子の移動などによ
り放出電流に変動や雑音が生ずることが懸念されてい
る。
あるのが電界放出陰極アレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｔｔ
ｅｒ Ａｒｒａｙ：ＦＥＡ）である。これは、鋭い針状
電極に強い電界を印加すると、チップ先端から高密度の
電子が放出される、すなわち電界放出を用いたものであ
る。この素子では、微細なチップを多数個集積すること
によって、大きな放出電流が得られている。例えば、Ｍ
ｏの単一チップからの放出電流は１００μＡが得られて
いる。更に、現状でのチップの集積密度が５×１０7 ／
ｃｍ2 に達していることから、面平均の電流密度も１，
０００Ａ／ｃｍ2と、熱陰極からの放出電流密度の１０
０倍近い値が得られている。しかし、この陰極では鋭い
針状構造を用いることから、気体分子の吸着や脱離、高
電界下でのチップの針状電極の先端原子の移動などによ
り放出電流に変動や雑音が生ずることが懸念されてい
る。
【０００３】このため、トンネル効果を利用したＭＩ
Ｍ、ＭＯＳ型の微小陰極の研究も行われている。キャリ
アーとなる電子が多く取れるＭＩＭ型素子の場合、上部
電極に対して下部電極に高電界をかけると、電子に対す
る実効的なポテンシャル障壁の幅が狭くなる。この結
果、下部電極のフェルミレベル近傍の電子は量子力学的
トンネル効果により絶縁膜のコンダクションバンドに透
過し、走行する。この際、電子は散乱を受け、ある程度
のエネルギー幅を持って電極側に現れる。したがって、
上部電極の膜厚が十分薄ければ、真空準位を越えるエネ
ルギーを持った電子が真空中に放出される。
Ｍ、ＭＯＳ型の微小陰極の研究も行われている。キャリ
アーとなる電子が多く取れるＭＩＭ型素子の場合、上部
電極に対して下部電極に高電界をかけると、電子に対す
る実効的なポテンシャル障壁の幅が狭くなる。この結
果、下部電極のフェルミレベル近傍の電子は量子力学的
トンネル効果により絶縁膜のコンダクションバンドに透
過し、走行する。この際、電子は散乱を受け、ある程度
のエネルギー幅を持って電極側に現れる。したがって、
上部電極の膜厚が十分薄ければ、真空準位を越えるエネ
ルギーを持った電子が真空中に放出される。
【０００４】ＭＩＭ型素子は次のような利点を有する。
まず、電界電子放出と異なり、電子は物質内部でエネル
ギーを与えられて真空中へ放出されるため、表面に吸着
した気体分子の影響が小さい。また、陰極構造が平面で
あるため、平面表示パネルなどへの応用が期待できる。
また、放出電子は絶縁膜中でエネルギーを得たホットエ
レクトロンであるため、低真空動作が可能である。ま
た、量子力学的トンネル効果に基づいているためエネル
ギー分布が狭い。
まず、電界電子放出と異なり、電子は物質内部でエネル
ギーを与えられて真空中へ放出されるため、表面に吸着
した気体分子の影響が小さい。また、陰極構造が平面で
あるため、平面表示パネルなどへの応用が期待できる。
また、放出電子は絶縁膜中でエネルギーを得たホットエ
レクトロンであるため、低真空動作が可能である。ま
た、量子力学的トンネル効果に基づいているためエネル
ギー分布が狭い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＭＩＭ
型のトンネル効果を利用した電子放出素子では、印加電
圧に対してダイオード電流、すなわち絶縁体上部のゲー
ト電極に流れ込む電流が大きい。ダイオード電流の増大
は、印加する電力に対するホットエレクトロンの収率、
すなわち電子放出効率を低下させる。
型のトンネル効果を利用した電子放出素子では、印加電
圧に対してダイオード電流、すなわち絶縁体上部のゲー
ト電極に流れ込む電流が大きい。ダイオード電流の増大
は、印加する電力に対するホットエレクトロンの収率、
すなわち電子放出効率を低下させる。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その課題とするところは、上記ダイオード電流が少
なく、電子放出効率の高い電子放出素子を提供すること
にある。
で、その課題とするところは、上記ダイオード電流が少
なく、電子放出効率の高い電子放出素子を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、対向形成され
た一対の電極と、前記一対の電極間に挟持された絶縁膜
とを具備する電子放出素子において、前記絶縁膜として
Ｔａを含有する非晶質合金の酸化膜を用いたことを特徴
としている。ここで、この様なＴａを含有する非晶質合
金の酸化膜の形成法としては特に限定されず、陽極酸
化、熱酸化などが挙げられる。しかし、非晶質合金を陽
極酸化することにより得られた酸化膜が表面の平滑性の
点で好ましい。
た一対の電極と、前記一対の電極間に挟持された絶縁膜
とを具備する電子放出素子において、前記絶縁膜として
Ｔａを含有する非晶質合金の酸化膜を用いたことを特徴
としている。ここで、この様なＴａを含有する非晶質合
金の酸化膜の形成法としては特に限定されず、陽極酸
化、熱酸化などが挙げられる。しかし、非晶質合金を陽
極酸化することにより得られた酸化膜が表面の平滑性の
点で好ましい。
【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。本発明者
は、ＭＩＭ型素子における上記の課題を解決するため、
上記ダイオード電流の原因について検討を行い、次のよ
うな知見を得た。すなわち、上記ダイオード電流は、種
々の散乱要因によりエネルギーを減衰された電子が流れ
込むことによる電流と、絶縁膜自身のリーク電流の和で
あると考えられる。絶縁膜中に構造欠陥、例えば、酸素
空位、過剰酸素、異種イオン、格子間金属イオンのよう
なミクロな欠陥、及び微小チャネル、微小クラックとい
ったマクロな欠陥が存在した場合、これらは絶縁特性の
劣化をもたらす。トンネル効果による電子放出素子では
１０ｎｍ前後の薄い金属膜と絶縁膜を使用するため、薄
く均一な、また高品質の薄膜の形成が必要である。しか
し、従来のＭＩＭ型電子放出素子では、下地電極として
多結晶の金属を用いており、このとき、その上に形成さ
れた絶縁膜は不均一でリーク電流などが大きく、絶縁特
性が悪い。
は、ＭＩＭ型素子における上記の課題を解決するため、
上記ダイオード電流の原因について検討を行い、次のよ
うな知見を得た。すなわち、上記ダイオード電流は、種
々の散乱要因によりエネルギーを減衰された電子が流れ
込むことによる電流と、絶縁膜自身のリーク電流の和で
あると考えられる。絶縁膜中に構造欠陥、例えば、酸素
空位、過剰酸素、異種イオン、格子間金属イオンのよう
なミクロな欠陥、及び微小チャネル、微小クラックとい
ったマクロな欠陥が存在した場合、これらは絶縁特性の
劣化をもたらす。トンネル効果による電子放出素子では
１０ｎｍ前後の薄い金属膜と絶縁膜を使用するため、薄
く均一な、また高品質の薄膜の形成が必要である。しか
し、従来のＭＩＭ型電子放出素子では、下地電極として
多結晶の金属を用いており、このとき、その上に形成さ
れた絶縁膜は不均一でリーク電流などが大きく、絶縁特
性が悪い。
【０００９】例えば、下地膜を酸化して絶縁膜を形成す
る場合、絶縁膜の絶縁特性劣化要因は下地の不均一性を
反映して導入されてしまう。すなわち、多結晶Ｓｉの熱
酸化膜は単結晶のそれに比べて電導度は大きく、絶縁耐
圧は低くなることが知られているが、これは多結晶Ｓｉ
表面で結晶粒界を反映した凹凸が形成されることと、多
結晶Ｓｉ界面近傍に電子トラップが形成されることが原
因とされている。
る場合、絶縁膜の絶縁特性劣化要因は下地の不均一性を
反映して導入されてしまう。すなわち、多結晶Ｓｉの熱
酸化膜は単結晶のそれに比べて電導度は大きく、絶縁耐
圧は低くなることが知られているが、これは多結晶Ｓｉ
表面で結晶粒界を反映した凹凸が形成されることと、多
結晶Ｓｉ界面近傍に電子トラップが形成されることが原
因とされている。
【００１０】したがって本発明では、まず、Ｔａの結晶
性と、その陽極酸化膜の安定性について詳細な検討を行
った。すなわち、通常のスパッタなどの薄膜プロセスで
形成したＴａ膜はサブミクロンの粒径の結晶からなる多
結晶膜であり、その表面は様々な方位を持った結晶面で
構成されるとともに、多数の結晶粒界が存在する。この
ようなＴａ膜を陽極酸化することにより酸化被膜が成長
していくが、その成長速度は下地となるＴａ結晶の方位
によって異なる。また、原子配列の乱れた粒界上には結
晶表面とは厚さや性質の異なる酸化被膜が生成するもの
と考えられる。したがって、多結晶膜表面に形成した陽
極酸化膜は、最終的にはほぼ化成電圧に比例した膜厚ま
で成長するものの、ミクロ的には不均質であり、安定性
にも劣ると考えられ、ひいては電子放出効率に影響する
と考えられる。
性と、その陽極酸化膜の安定性について詳細な検討を行
った。すなわち、通常のスパッタなどの薄膜プロセスで
形成したＴａ膜はサブミクロンの粒径の結晶からなる多
結晶膜であり、その表面は様々な方位を持った結晶面で
構成されるとともに、多数の結晶粒界が存在する。この
ようなＴａ膜を陽極酸化することにより酸化被膜が成長
していくが、その成長速度は下地となるＴａ結晶の方位
によって異なる。また、原子配列の乱れた粒界上には結
晶表面とは厚さや性質の異なる酸化被膜が生成するもの
と考えられる。したがって、多結晶膜表面に形成した陽
極酸化膜は、最終的にはほぼ化成電圧に比例した膜厚ま
で成長するものの、ミクロ的には不均質であり、安定性
にも劣ると考えられ、ひいては電子放出効率に影響する
と考えられる。
【００１１】このような、多結晶Ｔａの陽極酸化被膜の
不安定性を解決するためには、何等かの形でＴａの粒界
を無くすことが望ましい。すなわち、単結晶化すること
や非晶質合金化することである。Ｔａの単結晶膜を得る
ためには、エピタキシャル成長に適したＴａの格子定数
と整合した透明な単結晶基板を用いる必要がある。たと
えばルチル型酸化チタンの（００１）面とＴａの（００
１）面は不整合歪みが１．７５％と小さく、Ｔａのエピ
タキシャル成長に適している。しかしながら平面型表示
装置への適用を考えた場合、大面積の酸化チタンなどの
単結晶基板を得るのは非常に困難であり、現実的ではな
い。
不安定性を解決するためには、何等かの形でＴａの粒界
を無くすことが望ましい。すなわち、単結晶化すること
や非晶質合金化することである。Ｔａの単結晶膜を得る
ためには、エピタキシャル成長に適したＴａの格子定数
と整合した透明な単結晶基板を用いる必要がある。たと
えばルチル型酸化チタンの（００１）面とＴａの（００
１）面は不整合歪みが１．７５％と小さく、Ｔａのエピ
タキシャル成長に適している。しかしながら平面型表示
装置への適用を考えた場合、大面積の酸化チタンなどの
単結晶基板を得るのは非常に困難であり、現実的ではな
い。
【００１２】一方、Ｔａは他の金属元素と合金化するこ
とで、安定な非晶質合金を作ることができる。非晶質合
金はその表面に粒界や析出物などの異相を含まないた
め、耐食性に非常に優れていることが知られており、こ
のような非晶質合金によれば陽極酸化膜を形成すること
ができる。ここで、非晶質化するためにＴａと合金化す
る他の金属元素としては、単体金属としてＴａについで
安定な陽極酸化膜を形成することで知られているＡｌが
もっとも望ましいが、他の金属元素を使用することもで
きる。例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｉｒなどの多くの面
心立方型の金属元素は、広い組成範囲でＴａと非晶質合
金を作ることが知られている。
とで、安定な非晶質合金を作ることができる。非晶質合
金はその表面に粒界や析出物などの異相を含まないた
め、耐食性に非常に優れていることが知られており、こ
のような非晶質合金によれば陽極酸化膜を形成すること
ができる。ここで、非晶質化するためにＴａと合金化す
る他の金属元素としては、単体金属としてＴａについで
安定な陽極酸化膜を形成することで知られているＡｌが
もっとも望ましいが、他の金属元素を使用することもで
きる。例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｉｒなどの多くの面
心立方型の金属元素は、広い組成範囲でＴａと非晶質合
金を作ることが知られている。
【００１３】なおここで、非晶質とは原子間距離の長距
離秩序性がなくなったものをいい、特に、例えばＴａＡ
ｌ合金の場合、ＣｕＫα線を用いたθ−２θＸ線回折法
で、２θが３０〜５０°の領域に現れるＴａ、Ａｌまた
はこれらの合金に帰属される回折ピークの半値幅が３°
以上、好ましくは４°以上のものをいう。さらに、この
測定は薄膜Ｘ線回折法によって行うこともできる。ま
た、電子線回折による像がハローである場合も含まれ
る。
離秩序性がなくなったものをいい、特に、例えばＴａＡ
ｌ合金の場合、ＣｕＫα線を用いたθ−２θＸ線回折法
で、２θが３０〜５０°の領域に現れるＴａ、Ａｌまた
はこれらの合金に帰属される回折ピークの半値幅が３°
以上、好ましくは４°以上のものをいう。さらに、この
測定は薄膜Ｘ線回折法によって行うこともできる。ま
た、電子線回折による像がハローである場合も含まれ
る。
【００１４】
【作用】上述したように、本発明においては、非晶質Ｔ
ａ合金の酸化膜、特に表面の平滑性が良好な陽極酸化膜
を使用することにより、優れた電子放出効率を持つＭＩ
Ｍ型電子放出素子を提供することができる。この構造
は、超高速動作素子、微小マイクロ波発生素子などの半
導体素子が課題としている分野はもとより、平面表示パ
ネル用微小陰極、高分解能電子顕微鏡や電子線露光装置
などへの応用も可能である。
ａ合金の酸化膜、特に表面の平滑性が良好な陽極酸化膜
を使用することにより、優れた電子放出効率を持つＭＩ
Ｍ型電子放出素子を提供することができる。この構造
は、超高速動作素子、微小マイクロ波発生素子などの半
導体素子が課題としている分野はもとより、平面表示パ
ネル用微小陰極、高分解能電子顕微鏡や電子線露光装置
などへの応用も可能である。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例によって説明す
る。図１は本発明に係るＭＩＭ型電子放出素子の断面と
同素子の使用態様とを概略的に示す図である。図示の如
く、電子放出素子１０は、透明なガラス基板１２上に配
設された下部電極（エミッタ電極）１４と、下部電極１
４上に絶縁膜１６を介して配設された上部電極（ゲート
電極）１８と、を具備する。ここで、下部電極１４、絶
縁膜１６、上部電極１８の厚さは、特に限定されるもの
ではないが、絶縁膜１６及び上部電極１８については、
５〜２０ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。すな
わち、絶縁膜１６の厚さが薄すぎると、電界印加時に絶
縁破壊が生じるおそれがあり、絶縁膜１６の厚さが厚す
ぎると、素子の動作電圧の上昇、電子放出効率の低下を
招く傾向がある。また、上部電極１８の厚さが薄すぎる
と、均一な厚さで形成することが困難となり、上部電極
１８の厚さが厚すぎると、電子放出効率が低下するおそ
れがある。
る。図１は本発明に係るＭＩＭ型電子放出素子の断面と
同素子の使用態様とを概略的に示す図である。図示の如
く、電子放出素子１０は、透明なガラス基板１２上に配
設された下部電極（エミッタ電極）１４と、下部電極１
４上に絶縁膜１６を介して配設された上部電極（ゲート
電極）１８と、を具備する。ここで、下部電極１４、絶
縁膜１６、上部電極１８の厚さは、特に限定されるもの
ではないが、絶縁膜１６及び上部電極１８については、
５〜２０ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。すな
わち、絶縁膜１６の厚さが薄すぎると、電界印加時に絶
縁破壊が生じるおそれがあり、絶縁膜１６の厚さが厚す
ぎると、素子の動作電圧の上昇、電子放出効率の低下を
招く傾向がある。また、上部電極１８の厚さが薄すぎる
と、均一な厚さで形成することが困難となり、上部電極
１８の厚さが厚すぎると、電子放出効率が低下するおそ
れがある。
【００１６】下部電極１４は、Ｔａと他の１種若しくは
２種以上の金属元素とを含有した非晶質合金からなる。
絶縁膜１６は、基板１２上に形成された下部電極１４の
材料である非晶質合金の層の上部を陽極酸化することに
より得られ、粒界散乱のない均一な膜質を有する。上部
電極１８は、Ａｌ、Ａｕ等の一般的な電極材料からな
る。
２種以上の金属元素とを含有した非晶質合金からなる。
絶縁膜１６は、基板１２上に形成された下部電極１４の
材料である非晶質合金の層の上部を陽極酸化することに
より得られ、粒界散乱のない均一な膜質を有する。上部
電極１８は、Ａｌ、Ａｕ等の一般的な電極材料からな
る。
【００１７】通常、電子放出素子１０は、素子外の対向
電極若しくはコレクタ電極２２との間に電圧が付与され
た状態で使用される。下部電極１４にはコレクタ電極２
２に対して負の電位が付与され、上部電極１８には、下
部電極１４とコレクタ電極２２との間の電位が付与され
る。
電極若しくはコレクタ電極２２との間に電圧が付与され
た状態で使用される。下部電極１４にはコレクタ電極２
２に対して負の電位が付与され、上部電極１８には、下
部電極１４とコレクタ電極２２との間の電位が付与され
る。
【００１８】下部電極１４と上部電極１８との間に高電
界が形成されると、下部電極１４のフェルミレベル近傍
の電子は量子力学的トンネル効果により絶縁膜１６のコ
ンダクションバンドに透過し、ある程度のエネルギー幅
を持って上部電極１８側に至る。したがって、上部電極
１８の膜厚が十分薄ければ、真空準位を越えるエネルギ
ーを持った電子が真空中に放出される。本実施例では、
主に放出領域２０から電子が放出されるように設定され
る。
界が形成されると、下部電極１４のフェルミレベル近傍
の電子は量子力学的トンネル効果により絶縁膜１６のコ
ンダクションバンドに透過し、ある程度のエネルギー幅
を持って上部電極１８側に至る。したがって、上部電極
１８の膜厚が十分薄ければ、真空準位を越えるエネルギ
ーを持った電子が真空中に放出される。本実施例では、
主に放出領域２０から電子が放出されるように設定され
る。
【００１９】ここで、下部電極１４の組成と電子放出素
子の特性との関係を調べるため、図１図示の断面を有し
且つ組成の異なる複数の電子放出素子を試作した。すな
わち、下部電極として、Ａｒ雰囲気中でＤＣスパッタ法
により作成したＴａx Ａｌ(1-x) （ｘ：０．２５〜１．
０）合金を用い、絶縁膜を形成するためのＴａx Ａｌ
(1-x) の陽極酸化は、化成液として０．０１％のくえん
酸水溶液を使用し、０．５ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で酸
化電圧２０Ｖで行った。また、上部電極には蒸着法によ
り作成したＡｌ膜を用いた。
子の特性との関係を調べるため、図１図示の断面を有し
且つ組成の異なる複数の電子放出素子を試作した。すな
わち、下部電極として、Ａｒ雰囲気中でＤＣスパッタ法
により作成したＴａx Ａｌ(1-x) （ｘ：０．２５〜１．
０）合金を用い、絶縁膜を形成するためのＴａx Ａｌ
(1-x) の陽極酸化は、化成液として０．０１％のくえん
酸水溶液を使用し、０．５ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で酸
化電圧２０Ｖで行った。また、上部電極には蒸着法によ
り作成したＡｌ膜を用いた。
【００２０】試作した電子放出素子の電子放出特性を表
１に示す。表１から明らかなように、Ａｌを２５乃至７
５原子％含む非晶質Ｔａ合金を下部電極の材料として用
い、これを陽極酸化して絶縁膜を形成した電子放出素子
は、Ｔａ単独の多結晶金属を下部電極の材料として用
い、これを陽極酸化して絶縁膜を形成した電子放出素子
に比べて、電子放出効率は大きくなる傾向が見られる。
また、非晶質Ｔａ合金の中ではＡｌの組成が多いほうが
放出効率は大きい。
１に示す。表１から明らかなように、Ａｌを２５乃至７
５原子％含む非晶質Ｔａ合金を下部電極の材料として用
い、これを陽極酸化して絶縁膜を形成した電子放出素子
は、Ｔａ単独の多結晶金属を下部電極の材料として用
い、これを陽極酸化して絶縁膜を形成した電子放出素子
に比べて、電子放出効率は大きくなる傾向が見られる。
また、非晶質Ｔａ合金の中ではＡｌの組成が多いほうが
放出効率は大きい。
【００２１】
【表１】
【００２２】図２は、上述のようにして得られた電子放
出素子における、ゲート電圧とダイオード電流及びエミ
ッション電流との関係を示す。図２においては、本発明
に係る電子放出素子として、Ａｌを２５原子％含む非晶
質Ｔａ合金を下部電極の材料として用いたものを示し、
また、比較例として、Ｔａ１００原子％の多結晶金属を
下部電極の材料として用いたものを示す。
出素子における、ゲート電圧とダイオード電流及びエミ
ッション電流との関係を示す。図２においては、本発明
に係る電子放出素子として、Ａｌを２５原子％含む非晶
質Ｔａ合金を下部電極の材料として用いたものを示し、
また、比較例として、Ｔａ１００原子％の多結晶金属を
下部電極の材料として用いたものを示す。
【００２３】図示の如く、下地が多結晶Ｔａの場合に比
較し、非晶質合金を用いた場合はダイオード電流が０．
１％以下に低減され、さらにエミッション電流もほぼ１
０倍以上となった。
較し、非晶質合金を用いた場合はダイオード電流が０．
１％以下に低減され、さらにエミッション電流もほぼ１
０倍以上となった。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
非晶質Ｔａ合金の酸化膜を絶縁膜として用いて、金属−
絶縁体−金属（ＭＩＭ）型の電子放出素子を形成するこ
とにより、ダイオード電流の低減及び良好な電子放出特
性が実現できる。
非晶質Ｔａ合金の酸化膜を絶縁膜として用いて、金属−
絶縁体−金属（ＭＩＭ）型の電子放出素子を形成するこ
とにより、ダイオード電流の低減及び良好な電子放出特
性が実現できる。
【図１】本発明に係るＭＩＭ型電子放出素子の断面と同
素子の使用態様とを概略的に示す図。
素子の使用態様とを概略的に示す図。
【図２】本発明及び比較例に係る電子放出素子におけ
る、ゲート電圧とダイオード電流及びエミッション電流
との関係を示すグラフ。
る、ゲート電圧とダイオード電流及びエミッション電流
との関係を示すグラフ。
１０…電子放出素子、１２…ガラス基板、１４…下部電
極、１６…絶縁膜、１８…上部電極、２０…放出領域、
２２…コレクタ電極。
極、１６…絶縁膜、１８…上部電極、２０…放出領域、
２２…コレクタ電極。
Claims (2)
- 【請求項１】対向形成された一対の電極と、前記一対の
電極間に挟持された絶縁膜とを具備する電子放出素子に
おいて、前記絶縁膜がＴａを含有する非晶質合金の酸化
膜であることを特徴とする電子放出素子。 - 【請求項２】前記非晶質合金がＴａ及びＡｌを主成分と
することを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16516494A JPH0831302A (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 電子放出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16516494A JPH0831302A (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 電子放出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0831302A true JPH0831302A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=15807086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16516494A Pending JPH0831302A (ja) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | 電子放出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831302A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999048123A1 (fr) * | 1998-03-19 | 1999-09-23 | Hitachi, Ltd. | Source couche mince d'electrons et affichage produit au moyen de celle-ci |
| JP2007213888A (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Hitachi Ltd | ダイオード素子およびこのダイオード素子を電子源とした表示装置 |
| JP2009043440A (ja) * | 2007-08-06 | 2009-02-26 | Hitachi Ltd | 画像表示装置 |
| CN112420477A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-26 | 北方夜视技术股份有限公司 | 高增益、低发光ald-mcp及其制备方法与应用 |
-
1994
- 1994-07-18 JP JP16516494A patent/JPH0831302A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999048123A1 (fr) * | 1998-03-19 | 1999-09-23 | Hitachi, Ltd. | Source couche mince d'electrons et affichage produit au moyen de celle-ci |
| US6320324B1 (en) | 1998-03-19 | 2001-11-20 | Hitachi, Ltd. | Thin-film electron source and display produced by using the same |
| JP2007213888A (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Hitachi Ltd | ダイオード素子およびこのダイオード素子を電子源とした表示装置 |
| JP2009043440A (ja) * | 2007-08-06 | 2009-02-26 | Hitachi Ltd | 画像表示装置 |
| CN112420477A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-26 | 北方夜视技术股份有限公司 | 高增益、低发光ald-mcp及其制备方法与应用 |
| CN112420477B (zh) * | 2020-10-30 | 2022-09-06 | 北方夜视技术股份有限公司 | 高增益、低发光ald-mcp及其制备方法与应用 |
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