JPH1167063A - 電子放出素子及びこれを用いた表示装置 - Google Patents
電子放出素子及びこれを用いた表示装置Info
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- JPH1167063A JPH1167063A JP9215134A JP21513497A JPH1167063A JP H1167063 A JPH1167063 A JP H1167063A JP 9215134 A JP9215134 A JP 9215134A JP 21513497 A JP21513497 A JP 21513497A JP H1167063 A JPH1167063 A JP H1167063A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/312—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode having an electric field perpendicular to the surface, e.g. tunnel-effect cathodes of metal-insulator-metal [MIM] type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子放出効率の高い電子放出素子を提供す
る。 【解決手段】 オーミック電極上に形成された金属又は
半導体からなる電子供給層、電子供給層上に形成された
絶縁体層及び絶縁体層上に形成された金属薄膜電極から
なり、電子供給層及び金属薄膜電極間に電界を印加し電
子を放出する電子放出素子であって、電子供給層はシリ
サイド層を有する。
る。 【解決手段】 オーミック電極上に形成された金属又は
半導体からなる電子供給層、電子供給層上に形成された
絶縁体層及び絶縁体層上に形成された金属薄膜電極から
なり、電子供給層及び金属薄膜電極間に電界を印加し電
子を放出する電子放出素子であって、電子供給層はシリ
サイド層を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子及び
これを用いた電子放出表示装置に関する。
これを用いた電子放出表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から電界電子放出表示装置のＦＥＤ
（field emission display）が、陰極の加熱を必要とし
ない冷陰極の電子放出源のアレイを備えた平面形発光デ
ィスプレイとして知られている。例えば、spindt形冷陰
極を用いたＦＥＤの発光原理は、冷陰極アレイが異なる
もののＣＲＴ（cathode ray tube）と同様に、陰極から
離間したゲート電極により電子を真空中に引出し、透明
陽極に塗布された蛍光体に衝突させて、発光させるもの
である。
（field emission display）が、陰極の加熱を必要とし
ない冷陰極の電子放出源のアレイを備えた平面形発光デ
ィスプレイとして知られている。例えば、spindt形冷陰
極を用いたＦＥＤの発光原理は、冷陰極アレイが異なる
もののＣＲＴ（cathode ray tube）と同様に、陰極から
離間したゲート電極により電子を真空中に引出し、透明
陽極に塗布された蛍光体に衝突させて、発光させるもの
である。
【０００３】しかしながら、この電界放出源は、微細な
spindt型冷陰極の製造工程が複雑で、その工程数が多い
ので、製造歩留りが低いといった問題がある。また、面
電子源として金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）構造の電子
放出素子がある。このＭＩＭ構造の電子放出素子は、基
板上に陰極としてのＡｌ層、膜厚１０ｎｍ程度のＡ１ 2
Ｏ3絶縁体層、膜厚１０ｎｍ程度の陽極としてのＡｕ層
を順に形成した構造を有するものがある。これを真空中
で対向電極の下に配置して下部Ａｌ層と上部Ａｕ層の間
に電圧を印加するとともに対向電極に加速電圧を印加す
ると、電子の一部が上部Ａｕ層を飛び出し対向電極に達
する。しかしながら、ＭＩＭ構造の電子放出素子を用い
てもまだ放出電子の量は十分とはいえない。
spindt型冷陰極の製造工程が複雑で、その工程数が多い
ので、製造歩留りが低いといった問題がある。また、面
電子源として金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）構造の電子
放出素子がある。このＭＩＭ構造の電子放出素子は、基
板上に陰極としてのＡｌ層、膜厚１０ｎｍ程度のＡ１ 2
Ｏ3絶縁体層、膜厚１０ｎｍ程度の陽極としてのＡｕ層
を順に形成した構造を有するものがある。これを真空中
で対向電極の下に配置して下部Ａｌ層と上部Ａｕ層の間
に電圧を印加するとともに対向電極に加速電圧を印加す
ると、電子の一部が上部Ａｕ層を飛び出し対向電極に達
する。しかしながら、ＭＩＭ構造の電子放出素子を用い
てもまだ放出電子の量は十分とはいえない。
【０００４】これを改善するために、従来のＡｌ2Ｏ3絶
縁体層の膜厚を数ｎｍ程度薄膜化したり、極薄膜のＡｌ
2Ｏ3絶縁体層の膜質及びＡｌ2Ｏ3絶縁体層と上部Ａｕ層
の界面を、より均一化することが必要であると考えられ
ている。例えば、特開平７−６５７１０号に記載の発明
のように、絶縁体層のさらなる薄膜化及び均一化のため
に陽極酸化法を用いて、化成電流を制御することにより
電子放出特性を向上させる試みがなされている。
縁体層の膜厚を数ｎｍ程度薄膜化したり、極薄膜のＡｌ
2Ｏ3絶縁体層の膜質及びＡｌ2Ｏ3絶縁体層と上部Ａｕ層
の界面を、より均一化することが必要であると考えられ
ている。例えば、特開平７−６５７１０号に記載の発明
のように、絶縁体層のさらなる薄膜化及び均一化のため
に陽極酸化法を用いて、化成電流を制御することにより
電子放出特性を向上させる試みがなされている。
【０００５】しかしながら、このような方法で製造され
たＭＩＭ構造の電子放出素子でも、まだ放出電流は１×
１０-5Ａ／cm2程度で、放出電流比は１×１０-3程度に
すぎない。
たＭＩＭ構造の電子放出素子でも、まだ放出電流は１×
１０-5Ａ／cm2程度で、放出電流比は１×１０-3程度に
すぎない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の事情
に鑑みてなされたものであり、低い電圧で安定して電子
放出することのできる電子放出効率の高い電子放出素子
及びこれを用いた電子放出表示装置を提供することを目
的とする。さらに、電子放出素子の広範囲な応用を考え
る時、本素子を高真空中に封止する際、素子に必然的な
輻射熱などがかかり、これによってオーミック電極の電
極Ａｌ膜と電子供給層のＳｉ膜との界面で拡散による異
種の合金層が形成し、素子の特性の劣化などを引き起こ
す場合がある。この合金層の形成によって、抵抗値や応
力の変化を引き起こし、素子の電気特性（電子放出効
率、負性抵抗など）や機械特性の変化をもたらし、信頼
性の乏しい素子となる場合もある。したがって、信頼性
の高い電子放出素子及びこれを用いた電子放出表示装置
を提供することをも目的とする。
に鑑みてなされたものであり、低い電圧で安定して電子
放出することのできる電子放出効率の高い電子放出素子
及びこれを用いた電子放出表示装置を提供することを目
的とする。さらに、電子放出素子の広範囲な応用を考え
る時、本素子を高真空中に封止する際、素子に必然的な
輻射熱などがかかり、これによってオーミック電極の電
極Ａｌ膜と電子供給層のＳｉ膜との界面で拡散による異
種の合金層が形成し、素子の特性の劣化などを引き起こ
す場合がある。この合金層の形成によって、抵抗値や応
力の変化を引き起こし、素子の電気特性（電子放出効
率、負性抵抗など）や機械特性の変化をもたらし、信頼
性の乏しい素子となる場合もある。したがって、信頼性
の高い電子放出素子及びこれを用いた電子放出表示装置
を提供することをも目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の電子放出素子
は、オーミック電極上に形成された金属又は半導体から
なる電子供給層、前記電子供給層上に形成された絶縁体
層及び前記絶縁体層上に形成された金属薄膜電極からな
り、前記電子供給層及び前記金属薄膜電極間に電界を印
加し電子を放出する電子放出素子であって、前記電子供
給層はシリサイド層を有することを特徴とする。
は、オーミック電極上に形成された金属又は半導体から
なる電子供給層、前記電子供給層上に形成された絶縁体
層及び前記絶縁体層上に形成された金属薄膜電極からな
り、前記電子供給層及び前記金属薄膜電極間に電界を印
加し電子を放出する電子放出素子であって、前記電子供
給層はシリサイド層を有することを特徴とする。
【０００８】本発明の電子放出素子においては、前記シ
リサイド層は前記オーミック電極と前記電子供給層との
界面または前記絶縁体層と前記電子供給層との界面また
は前記電子供給層の中間に設けられていることを特徴と
する。本発明の電子放出素子においては、前記電子供給
層と前記シリサイド層とは交互に複数積層されているこ
とを特徴とする。
リサイド層は前記オーミック電極と前記電子供給層との
界面または前記絶縁体層と前記電子供給層との界面また
は前記電子供給層の中間に設けられていることを特徴と
する。本発明の電子放出素子においては、前記電子供給
層と前記シリサイド層とは交互に複数積層されているこ
とを特徴とする。
【０００９】本発明の電子放出素子においては、前記シ
リサイド層は漸次拡大又は縮小した膜厚を有することを
特徴とする。本発明の電子放出表示装置は、真空空間を
挾み対向する一対の第１及び第２基板と、前記第１基板
に設けられた複数の電子放出素子と、前記第２基板内に
設けられたコレクタ電極と、前記コレクタ電極上に形成
された蛍光体層と、からなる電子放出表示装置であっ
て、前記電子放出素子の各々は、オーミック電極上に形
成された金属又は半導体からなる電子供給層、前記電子
供給層上に形成された絶縁体層及び前記絶縁体層上に形
成された金属薄膜電極からなり、前記電子供給層はシリ
サイド層を有することを特徴とする。
リサイド層は漸次拡大又は縮小した膜厚を有することを
特徴とする。本発明の電子放出表示装置は、真空空間を
挾み対向する一対の第１及び第２基板と、前記第１基板
に設けられた複数の電子放出素子と、前記第２基板内に
設けられたコレクタ電極と、前記コレクタ電極上に形成
された蛍光体層と、からなる電子放出表示装置であっ
て、前記電子放出素子の各々は、オーミック電極上に形
成された金属又は半導体からなる電子供給層、前記電子
供給層上に形成された絶縁体層及び前記絶縁体層上に形
成された金属薄膜電極からなり、前記電子供給層はシリ
サイド層を有することを特徴とする。
【００１０】以上の構成により、本発明の電子放出素子
は熱的に安定なシリサイドを形成するので、製造中の熱
処理にも耐える信頼性の高いものとなる。よって、例え
ば表示素子に本発明の電子放出素子を用いた場合、高熱
真空封止可能な安定した高輝度電子放出表示装置が得ら
れる。本発明の電子放出素子では、絶縁体層は厚い膜厚
を有するのでスルーホールが発生しにくいので製造歩留
まりが向上する。
は熱的に安定なシリサイドを形成するので、製造中の熱
処理にも耐える信頼性の高いものとなる。よって、例え
ば表示素子に本発明の電子放出素子を用いた場合、高熱
真空封止可能な安定した高輝度電子放出表示装置が得ら
れる。本発明の電子放出素子では、絶縁体層は厚い膜厚
を有するのでスルーホールが発生しにくいので製造歩留
まりが向上する。
【００１１】さらに、本発明の電子放出素子は、画素バ
ルブの発光源、電子顕微鏡の電子放出源、真空マイクロ
エレクトロニクス素子などの高速素子に応用でき、さら
に面状又は点状の電子放出ダイオードとして、ミリ波又
はサブミリ波の電磁波を放出する発光ダイオード又はレ
ーザダイオードとして、さらには高速スイッチング素子
として動作可能である。
ルブの発光源、電子顕微鏡の電子放出源、真空マイクロ
エレクトロニクス素子などの高速素子に応用でき、さら
に面状又は点状の電子放出ダイオードとして、ミリ波又
はサブミリ波の電磁波を放出する発光ダイオード又はレ
ーザダイオードとして、さらには高速スイッチング素子
として動作可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しつつ説明する。図１に示すように、本発明の電子放
出素子は、ガラス素子基板１０上に例えばタングステン
Ｗなどからなるオーミック電極１１を形成し、その上に
金属又はＳｉなどの半導体からなる電子供給層１２を形
成し、その上にＳｉＯ2などからなる絶縁体層１３及び
真空空間に面するＡｕなどの金属薄膜電極１５を積層し
てなり、特に、電子供給層１２の中間にはＳｉの金属間
化合物である熱的に安定なシリサイド層１４が設けられ
て構成される。絶縁体層１３は誘電体からなり５０ｎｍ
以上の極めて厚い膜厚を有するものである。この電子放
出素子の対向する一対の第１及び第２基板１０，１は真
空空間を挾んで保持される。第２基板１の内面にはコレ
クタ電極２と蛍光体層３R,G,B とが設けられる。素子基
板１０の材質はガラスの他に、Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4、Ｂ
Ｎ等のセラミックスでも良い。
照しつつ説明する。図１に示すように、本発明の電子放
出素子は、ガラス素子基板１０上に例えばタングステン
Ｗなどからなるオーミック電極１１を形成し、その上に
金属又はＳｉなどの半導体からなる電子供給層１２を形
成し、その上にＳｉＯ2などからなる絶縁体層１３及び
真空空間に面するＡｕなどの金属薄膜電極１５を積層し
てなり、特に、電子供給層１２の中間にはＳｉの金属間
化合物である熱的に安定なシリサイド層１４が設けられ
て構成される。絶縁体層１３は誘電体からなり５０ｎｍ
以上の極めて厚い膜厚を有するものである。この電子放
出素子の対向する一対の第１及び第２基板１０，１は真
空空間を挾んで保持される。第２基板１の内面にはコレ
クタ電極２と蛍光体層３R,G,B とが設けられる。素子基
板１０の材質はガラスの他に、Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4、Ｂ
Ｎ等のセラミックスでも良い。
【００１３】電子放出素子は、表面の金属薄膜電極１５
を正電位Ｖｄとし裏面オーミック電極１１を接地電位と
したダイオードである。オーミック電極１１と金属薄膜
電極１５との間に電圧Ｖｄ例えば９０Ｖ程度を印加し電
子供給層１２に電子を注入すると、ダイオード電流Ｉｄ
が流れ、絶縁体層１３は高抵抗であるので、印加電界の
大部分は絶縁体層１３にかかる。電子は、金属薄膜電極
１５側に向けて絶縁体層１３内を移動する。金属薄膜電
極１５付近に達した電子は、そこで強電界により一部は
金属薄膜電極１５をトンネルし、外部の真空中に放出さ
れる。
を正電位Ｖｄとし裏面オーミック電極１１を接地電位と
したダイオードである。オーミック電極１１と金属薄膜
電極１５との間に電圧Ｖｄ例えば９０Ｖ程度を印加し電
子供給層１２に電子を注入すると、ダイオード電流Ｉｄ
が流れ、絶縁体層１３は高抵抗であるので、印加電界の
大部分は絶縁体層１３にかかる。電子は、金属薄膜電極
１５側に向けて絶縁体層１３内を移動する。金属薄膜電
極１５付近に達した電子は、そこで強電界により一部は
金属薄膜電極１５をトンネルし、外部の真空中に放出さ
れる。
【００１４】このトンネル効果によって薄膜電極１５か
ら放出された電子ｅ（放出電流Ｉｅ）は、対向したコレ
クタ電極（透明電極）２に印加された高い加速電圧Ｖｃ
例えば５ｋＶ程度によって加速され、コレクタ電極２に
集められる。コレクタ電極に蛍光体３が塗布されていれ
ば対応する可視光を発光させる。シリサイド層１４はオ
ーミック電極１１と電子供給層１２の界面または電子供
給層１２の内部に、例えばＷ／Ｓｉの人工格子膜、また
はシリサイド（例えば、遷移金属Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｃ
ｒ，Ｖ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｍｎ，
Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔとの
ケイ化物などの薄膜として形成される。シリサイド層１
４として、単独の膜でも良いが、これらのシリサイド層
とＳｉ膜との人工格子膜の多層に積層しても良い。これ
ら人工格子膜、単独のシリサイド層またはこれとＳｉ膜
との人工格子膜多層の膜厚は数ｎｍ〜数十ｎｍ程度で良
い。
ら放出された電子ｅ（放出電流Ｉｅ）は、対向したコレ
クタ電極（透明電極）２に印加された高い加速電圧Ｖｃ
例えば５ｋＶ程度によって加速され、コレクタ電極２に
集められる。コレクタ電極に蛍光体３が塗布されていれ
ば対応する可視光を発光させる。シリサイド層１４はオ
ーミック電極１１と電子供給層１２の界面または電子供
給層１２の内部に、例えばＷ／Ｓｉの人工格子膜、また
はシリサイド（例えば、遷移金属Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｃ
ｒ，Ｖ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｍｎ，
Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔとの
ケイ化物などの薄膜として形成される。シリサイド層１
４として、単独の膜でも良いが、これらのシリサイド層
とＳｉ膜との人工格子膜の多層に積層しても良い。これ
ら人工格子膜、単独のシリサイド層またはこれとＳｉ膜
との人工格子膜多層の膜厚は数ｎｍ〜数十ｎｍ程度で良
い。
【００１５】絶縁体層１３の誘電体材料としては、酸化
珪素ＳｉＯx（ｘは原子比を示す）が特に有効である
が、ＬｉＯx，ＬｉＮx，ＮａＯx，ＫＯx，ＲｂＯx，Ｃ
ｓＯx，ＢｅＯx，ＭｇＯx，ＭｇＮx，ＣａＯx，Ｃａ
Ｎx，ＳｒＯx，ＢａＯx，ＳｃＯx，ＹＯx，ＹＮx，Ｌａ
Ｏ x，ＬａＮx，ＣｅＯx，ＰｒＯx，ＮｄＯx，ＳｍＯx，
ＥｕＯx，ＧｄＯx，ＴｂＯ x，ＤｙＯx，ＨｏＯx，Ｅｒ
Ｏx，ＴｍＯx，ＹｂＯx，ＬｕＯx，ＴｂＯx，ＤｙＯ x，
ＨｏＯx，ＥｒＯx，ＴｍＯx，ＹｂＯx，ＬｕＯx，Ｔｉ
Ｏx，ＴｉＮx，ＺｒＯ x，ＺｒＮx，ＨｆＯx，ＨｆＮx，
ＴｈＯx，ＶＯx，ＶＮx，ＮｂＯx，ＮｂＮx，ＴａＯx，
ＴａＮx，ＣｒＯx，ＣｒＮx，ＭｏＯx，ＭｏＮx，Ｗ
Ｏx，ＷＮx，ＭｎＯx，ＲｅＯx，ＦｅＯx，ＦｅＮx，Ｒ
ｕＯx，ＯｓＯx，ＣｏＯx，ＲｈＯx，ＩｒＯx，Ｎｉ
Ｏx，ＰｄＯx，ＰｔＯx，ＣｕＯx，ＣｕＮx，ＡｇＯx，
ＡｕＯx，ＺｎＯx，ＣｄＯx，ＨｇＯx，ＢＯx，ＢＮx，
ＡｌＯx，ＡｌＮx，ＧａＯx，ＧａＮx，ＩｎＯx，Ｔｉ
Ｏx，ＴｉＮx，ＳｉＮx，ＧｅＯx，ＳｎＯx，ＰｂＯx，
ＰＯx，ＰＮx，ＡｓＯx，ＳｂＯx，ＳｅＯx，ＴｅＯxな
どの金属酸化物又は金属窒化物でもよい。
珪素ＳｉＯx（ｘは原子比を示す）が特に有効である
が、ＬｉＯx，ＬｉＮx，ＮａＯx，ＫＯx，ＲｂＯx，Ｃ
ｓＯx，ＢｅＯx，ＭｇＯx，ＭｇＮx，ＣａＯx，Ｃａ
Ｎx，ＳｒＯx，ＢａＯx，ＳｃＯx，ＹＯx，ＹＮx，Ｌａ
Ｏ x，ＬａＮx，ＣｅＯx，ＰｒＯx，ＮｄＯx，ＳｍＯx，
ＥｕＯx，ＧｄＯx，ＴｂＯ x，ＤｙＯx，ＨｏＯx，Ｅｒ
Ｏx，ＴｍＯx，ＹｂＯx，ＬｕＯx，ＴｂＯx，ＤｙＯ x，
ＨｏＯx，ＥｒＯx，ＴｍＯx，ＹｂＯx，ＬｕＯx，Ｔｉ
Ｏx，ＴｉＮx，ＺｒＯ x，ＺｒＮx，ＨｆＯx，ＨｆＮx，
ＴｈＯx，ＶＯx，ＶＮx，ＮｂＯx，ＮｂＮx，ＴａＯx，
ＴａＮx，ＣｒＯx，ＣｒＮx，ＭｏＯx，ＭｏＮx，Ｗ
Ｏx，ＷＮx，ＭｎＯx，ＲｅＯx，ＦｅＯx，ＦｅＮx，Ｒ
ｕＯx，ＯｓＯx，ＣｏＯx，ＲｈＯx，ＩｒＯx，Ｎｉ
Ｏx，ＰｄＯx，ＰｔＯx，ＣｕＯx，ＣｕＮx，ＡｇＯx，
ＡｕＯx，ＺｎＯx，ＣｄＯx，ＨｇＯx，ＢＯx，ＢＮx，
ＡｌＯx，ＡｌＮx，ＧａＯx，ＧａＮx，ＩｎＯx，Ｔｉ
Ｏx，ＴｉＮx，ＳｉＮx，ＧｅＯx，ＳｎＯx，ＰｂＯx，
ＰＯx，ＰＮx，ＡｓＯx，ＳｂＯx，ＳｅＯx，ＴｅＯxな
どの金属酸化物又は金属窒化物でもよい。
【００１６】また、ＬｉＡｌＯ2，Ｌｉ2ＳｉＯ3，Ｌｉ2
ＴｉＯ3，Ｎａ2Ａｌ22Ｏ34，ＮａＦｅＯ2，Ｎａ4ＳｉＯ
4，Ｋ2ＳｉＯ3，Ｋ2ＴｉＯ3，Ｋ2ＷＯ4，Ｒｂ2Ｃｒ
Ｏ4，ＣＳ2ＣｒＯ4，ＭｇＡｌ2Ｏ4，ＭｇＦｅ2Ｏ4，Ｍ
ｇＴｉＯ3，ＣａＴｉＯ3，ＣａＷＯ4，ＣａＺｒＯ3，Ｓ
ｒＦｅ12Ｏ19，ＳｒＴｉＯ3，ＳｒＺｒＯ3，ＢａＡl2Ｏ
4，ＢａＦｅ12Ｏ19，ＢａＴｉＯ3，Ｙ3Ａｌ5Ｏ12，Ｙ3
Ｆｅ5Ｏ12，ＬａＦｅＯ3，Ｌａ3Ｆｅ5Ｏ12，Ｌａ2Ｔｉ2
Ｏ7，ＣｅＳｎＯ4，ＣｅＴｉＯ4，Ｓｍ3Ｆｅ5Ｏ12，Ｅ
ｕＦｅＯ3，Ｅｕ3Ｆｅ5Ｏ12，ＧｄＦｅＯ3，Ｇｄ3Ｆｅ5
Ｏ12，ＤｙＦｅＯ3，Ｄｙ3Ｆｅ5Ｏ12，ＨｏＦｅＯ3，Ｈ
ｏ3Ｆｅ5Ｏ12，ＥｒＦｅＯ3，Ｅｒ3Ｆｅ5Ｏ 12，Ｔｍ3Ｆ
ｅ5Ｏ12，ＬｕＦｅＯ3，Ｌｕ3Ｆｅ5Ｏ12，ＮｉＴｉ
Ｏ3，Ａｌ2ＴｉＯ3，ＦｅＴｉＯ3，ＢａＺｒＯ3，Ｌｉ
ＺｒＯ3，ＭｇＺｒＯ3，ＨｆＴｉＯ4，ＮＨ4ＶＯ3，Ａ
ｇＶＯ3，ＬｉＶＯ3，ＢａＮｂ2Ｏ6，ＮａＮｂＯ3，Ｓ
ｒＮｂ2Ｏ6，ＫＴａＯ3，ＮａＴａＯ3，ＳｒＴａ2Ｏ6，
ＣｕＣｒ2Ｏ4，Ａｇ2ＣｒＯ4，ＢａＣｒＯ4，Ｋ2ＭｏＯ
4，Ｎａ2ＭｏＯ4，ＮｉＭｏＯ4，ＢａＷＯ4，Ｎａ2ＷＯ
4，ＳｒＷＯ4，ＭｎＣｒ2Ｏ4，ＭｎＦｅ2Ｏ4，ＭｎＴｉ
Ｏ3，ＭｎＷＯ4，ＣｏＦｅ2Ｏ4，ＮｎＦｅ2Ｏ4，ＦｅＷ
Ｏ4，ＣｏＭｏＯ4，ＣｏＴｉＯ3，ＣｏＷＯ4，ＮｉＦｅ
2Ｏ4，ＮｉＷＯ4，ＣｕＦｅ2Ｏ4，ＣｕＭｏＯ4，ＣｕＴ
ｉＯ3，ＣｕＷＯ4，Ａｇ2ＭｏＯ4，Ａｇ2ＷＯ4，ＺｎＡ
ｌ2Ｏ4，ＺｎＭｏＯ4，ＺｎＷＯ4，ＣｄＳｎＯ3，Ｃｄ
ＴｉＯ3，ＣｄＭｏＯ4，ＣｄＷＯ4，ＮａＡｌＯ2，Ｍｇ
Ａｌ2Ｏ4，ＳｒＡｌ2Ｏ4，Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12，ＩｎＦｅＯ
3，ＭｇＩｎ2Ｏ4，Ａｌ2ＴｉＯ5，ＦｅＴｉＯ3，ＭｇＴ
ｉＯ3，Ｎａ2ＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，ＺｒＳｉＯ4，Ｋ2
ＧｅＯ3，Ｌｉ2ＧｅＯ3，Ｎａ2ＧｅＯ3，Ｂｉ2Ｓｎ
3Ｏ9，ＭｇＳｎＯ3，ＳｒＳｎＯ3，ＰｂＳｉＯ3，Ｐｂ
ＭｏＯ4，ＰｂＴｉＯ3，ＳｎＯ2−Ｓｂ2Ｏ3，ＣｕＳｅ
Ｏ4，Ｎａ2ＳｅＯ3，ＺｎＳｅＯ3，Ｋ2ＴｅＯ3，Ｋ2Ｔ
ｅＯ4，Ｎａ2ＴｅＯ3，Ｎａ2ＴｅＯ4などの金属複合酸
化物、ＦｅＳ，Ａｌ2Ｓ3，ＭｇＳ，ＺｎＳなどの硫化
物、ＬｉＦ，ＭｇＦ2，ＳｍＦ3などのフッ化物、ＨｇＣ
ｌ，ＦｅＣｌ2，ＣｒＣｌ3などの塩化物、ＡｇＢｒ，Ｃ
ｕＢｒ，ＭｎＢｒ2などの臭化物、ＰｂＩ2，ＣｕＩ，Ｆ
ｅＩ2などのヨウ化物、又は、ＳｉＡｌＯＮなどの金属
酸化窒化物でも絶縁体層１３の誘電体材料として有効で
ある。
ＴｉＯ3，Ｎａ2Ａｌ22Ｏ34，ＮａＦｅＯ2，Ｎａ4ＳｉＯ
4，Ｋ2ＳｉＯ3，Ｋ2ＴｉＯ3，Ｋ2ＷＯ4，Ｒｂ2Ｃｒ
Ｏ4，ＣＳ2ＣｒＯ4，ＭｇＡｌ2Ｏ4，ＭｇＦｅ2Ｏ4，Ｍ
ｇＴｉＯ3，ＣａＴｉＯ3，ＣａＷＯ4，ＣａＺｒＯ3，Ｓ
ｒＦｅ12Ｏ19，ＳｒＴｉＯ3，ＳｒＺｒＯ3，ＢａＡl2Ｏ
4，ＢａＦｅ12Ｏ19，ＢａＴｉＯ3，Ｙ3Ａｌ5Ｏ12，Ｙ3
Ｆｅ5Ｏ12，ＬａＦｅＯ3，Ｌａ3Ｆｅ5Ｏ12，Ｌａ2Ｔｉ2
Ｏ7，ＣｅＳｎＯ4，ＣｅＴｉＯ4，Ｓｍ3Ｆｅ5Ｏ12，Ｅ
ｕＦｅＯ3，Ｅｕ3Ｆｅ5Ｏ12，ＧｄＦｅＯ3，Ｇｄ3Ｆｅ5
Ｏ12，ＤｙＦｅＯ3，Ｄｙ3Ｆｅ5Ｏ12，ＨｏＦｅＯ3，Ｈ
ｏ3Ｆｅ5Ｏ12，ＥｒＦｅＯ3，Ｅｒ3Ｆｅ5Ｏ 12，Ｔｍ3Ｆ
ｅ5Ｏ12，ＬｕＦｅＯ3，Ｌｕ3Ｆｅ5Ｏ12，ＮｉＴｉ
Ｏ3，Ａｌ2ＴｉＯ3，ＦｅＴｉＯ3，ＢａＺｒＯ3，Ｌｉ
ＺｒＯ3，ＭｇＺｒＯ3，ＨｆＴｉＯ4，ＮＨ4ＶＯ3，Ａ
ｇＶＯ3，ＬｉＶＯ3，ＢａＮｂ2Ｏ6，ＮａＮｂＯ3，Ｓ
ｒＮｂ2Ｏ6，ＫＴａＯ3，ＮａＴａＯ3，ＳｒＴａ2Ｏ6，
ＣｕＣｒ2Ｏ4，Ａｇ2ＣｒＯ4，ＢａＣｒＯ4，Ｋ2ＭｏＯ
4，Ｎａ2ＭｏＯ4，ＮｉＭｏＯ4，ＢａＷＯ4，Ｎａ2ＷＯ
4，ＳｒＷＯ4，ＭｎＣｒ2Ｏ4，ＭｎＦｅ2Ｏ4，ＭｎＴｉ
Ｏ3，ＭｎＷＯ4，ＣｏＦｅ2Ｏ4，ＮｎＦｅ2Ｏ4，ＦｅＷ
Ｏ4，ＣｏＭｏＯ4，ＣｏＴｉＯ3，ＣｏＷＯ4，ＮｉＦｅ
2Ｏ4，ＮｉＷＯ4，ＣｕＦｅ2Ｏ4，ＣｕＭｏＯ4，ＣｕＴ
ｉＯ3，ＣｕＷＯ4，Ａｇ2ＭｏＯ4，Ａｇ2ＷＯ4，ＺｎＡ
ｌ2Ｏ4，ＺｎＭｏＯ4，ＺｎＷＯ4，ＣｄＳｎＯ3，Ｃｄ
ＴｉＯ3，ＣｄＭｏＯ4，ＣｄＷＯ4，ＮａＡｌＯ2，Ｍｇ
Ａｌ2Ｏ4，ＳｒＡｌ2Ｏ4，Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12，ＩｎＦｅＯ
3，ＭｇＩｎ2Ｏ4，Ａｌ2ＴｉＯ5，ＦｅＴｉＯ3，ＭｇＴ
ｉＯ3，Ｎａ2ＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，ＺｒＳｉＯ4，Ｋ2
ＧｅＯ3，Ｌｉ2ＧｅＯ3，Ｎａ2ＧｅＯ3，Ｂｉ2Ｓｎ
3Ｏ9，ＭｇＳｎＯ3，ＳｒＳｎＯ3，ＰｂＳｉＯ3，Ｐｂ
ＭｏＯ4，ＰｂＴｉＯ3，ＳｎＯ2−Ｓｂ2Ｏ3，ＣｕＳｅ
Ｏ4，Ｎａ2ＳｅＯ3，ＺｎＳｅＯ3，Ｋ2ＴｅＯ3，Ｋ2Ｔ
ｅＯ4，Ｎａ2ＴｅＯ3，Ｎａ2ＴｅＯ4などの金属複合酸
化物、ＦｅＳ，Ａｌ2Ｓ3，ＭｇＳ，ＺｎＳなどの硫化
物、ＬｉＦ，ＭｇＦ2，ＳｍＦ3などのフッ化物、ＨｇＣ
ｌ，ＦｅＣｌ2，ＣｒＣｌ3などの塩化物、ＡｇＢｒ，Ｃ
ｕＢｒ，ＭｎＢｒ2などの臭化物、ＰｂＩ2，ＣｕＩ，Ｆ
ｅＩ2などのヨウ化物、又は、ＳｉＡｌＯＮなどの金属
酸化窒化物でも絶縁体層１３の誘電体材料として有効で
ある。
【００１７】さらに、絶縁体層１３の誘電体材料として
ダイヤモンド，フラーレン(C2n) などの炭素、或いは、
Al4C 3，B 4C ，CaC 2，Cr3C 2，Mo2C ，MoC ，NbC ，S
iC，TaC ，TiC ，VC，W 2C ，WC，ZrC などの金属炭化
物も有効である。なお、フラーレン(C2n) は炭素原子だ
けからなりＣ60に代表される球面篭状分子でＣ32〜Ｃ
960などがあり、また、上式中、O x，N xのｘは原子比
を表す。以下、同じ。
ダイヤモンド，フラーレン(C2n) などの炭素、或いは、
Al4C 3，B 4C ，CaC 2，Cr3C 2，Mo2C ，MoC ，NbC ，S
iC，TaC ，TiC ，VC，W 2C ，WC，ZrC などの金属炭化
物も有効である。なお、フラーレン(C2n) は炭素原子だ
けからなりＣ60に代表される球面篭状分子でＣ32〜Ｃ
960などがあり、また、上式中、O x，N xのｘは原子比
を表す。以下、同じ。
【００１８】絶縁体層の厚さは、５０ｎｍ以上、好まし
くは 100〜1000ｎｍ程度である。電子放出素子の電子供
給層１２の材料としてはＳｉが特に有効であるが、ゲル
マニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、ヒ化ガリ
ウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、セレ
ン化カドミウム（ＣｄＳｅ）など、ＩＶ族、III-Ｖ族、
II-VI 族などの単体半導体及び化合物半導体が、用いら
れ得る。
くは 100〜1000ｎｍ程度である。電子放出素子の電子供
給層１２の材料としてはＳｉが特に有効であるが、ゲル
マニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、ヒ化ガリ
ウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、セレ
ン化カドミウム（ＣｄＳｅ）など、ＩＶ族、III-Ｖ族、
II-VI 族などの単体半導体及び化合物半導体が、用いら
れ得る。
【００１９】又は、電子供給層１２の材料としてＡｌ，
Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕなどの金属でも有効であるが、Ｓｃ，
Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｇａ，
Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔｃ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｃ
ｄ，Ｌｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，
Ｔｌ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓ
ｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，Ｌｕなども用いられ得る。
Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕなどの金属でも有効であるが、Ｓｃ，
Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｇａ，
Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔｃ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｃ
ｄ，Ｌｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，
Ｔｌ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓ
ｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，Ｌｕなども用いられ得る。
【００２０】電子放出側の金属薄膜電極１５の材料とし
てはＰｔ，Ａｕ，Ｗ，Ｒｕ，Ｉｒなどの金属が有効であ
るが、Ａｌ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，
Ｔｃ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｌｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｒ
ｅ，Ｏｓ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐ
ｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
ｍ，Ｙｂ，Ｌｕなども用いられ得る。
てはＰｔ，Ａｕ，Ｗ，Ｒｕ，Ｉｒなどの金属が有効であ
るが、Ａｌ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，
Ｔｃ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｌｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｒ
ｅ，Ｏｓ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐ
ｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
ｍ，Ｙｂ，Ｌｕなども用いられ得る。
【００２１】またこれらの成膜法としては、スパッタリ
ング法が特に有効であるが、真空蒸着法、ＣＶＤ（chem
ical vapor deposition ）法、レーザアブレーション
法、ＭＢＥ（molecular beam epitaxy）法、イオンビー
ムスパッタリング法でも有効である。
ング法が特に有効であるが、真空蒸着法、ＣＶＤ（chem
ical vapor deposition ）法、レーザアブレーション
法、ＭＢＥ（molecular beam epitaxy）法、イオンビー
ムスパッタリング法でも有効である。
【００２２】具体的に、オーミック電極にＷ膜を、電子
供給層１２にＳｉ膜を用い、本発明による第１の電子放
出素子を作製し、それらの特性を調べた。まず、スパッ
タリング法により、Ｗ電極１１を膜厚３００ｎｍで形成
したガラス基板１０の電極表面に、Ｓｉの電子供給層１
２を膜厚２．５μｍで形成した。その後、Ｗ0.35Ｓｉ
0.65（〜ＷＳｉ2）のシリサイド層１４をＳｉ電子供給
層上に３ｎｍ膜厚で成膜し、さらにこのシリサイド層上
に膜厚６ｎｍでＳｉ層１２ａを成膜した。（以下、この
シリサイド層１４及びＳｉ層１２ａの積層体を｛シリサ
イド（膜厚）／シリコン（膜厚）｝として｛Ｗ0.35Ｓｉ
0.65（３ｎｍ）／Ｓｉ（６ｎｍ）｝と表わす。）このＳ
ｉ層１２上に｛Ｗ0.35Ｓｉ0.65（３ｎｍ）／Ｓｉ（６ｎ
ｍ）｝を再度成膜した。（以下、この２組のシリサイド
層１４及びＳｉ層１２ａの積層体を｛シリサイド（膜
厚）／シリコン（膜厚）｝組数として｛Ｗ0.35Ｓｉ0.65
（３ｎｍ）／Ｓｉ（６ｎｍ）｝2と表わす。） その後、このＳｉ層１２上にＳｉの電子供給層１２を膜
厚２．５μｍで形成し、ＳｉＯx絶縁体層１３が４００
ｎｍとなるように成膜した。このようにして、図２に示
す様に、等しい膜厚の電子供給層１２に挾まれたシリサ
イド層14の多層からなる素子を第１の実施例として作製
した。また、シリサイド層を有さずにＳｉの電子供給層
１２を膜厚５μｍで形成した以外は上記実施例と同様の
素子を比較例として作成した。これらの層は、スパッタ
リング法をとおして、Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅあるいはそれら
の混合ガス、又はこれらの希ガスを主成分としＯ2，Ｎ2
などを混入した混合ガスを用いてガス圧 0.1〜 100mTor
r 好ましくは 0.1〜２０mTorr 、成膜レート 0.1〜1000
nm/min好ましくは 0.5〜 100nm/minのスパッタ条件で成
膜された。
供給層１２にＳｉ膜を用い、本発明による第１の電子放
出素子を作製し、それらの特性を調べた。まず、スパッ
タリング法により、Ｗ電極１１を膜厚３００ｎｍで形成
したガラス基板１０の電極表面に、Ｓｉの電子供給層１
２を膜厚２．５μｍで形成した。その後、Ｗ0.35Ｓｉ
0.65（〜ＷＳｉ2）のシリサイド層１４をＳｉ電子供給
層上に３ｎｍ膜厚で成膜し、さらにこのシリサイド層上
に膜厚６ｎｍでＳｉ層１２ａを成膜した。（以下、この
シリサイド層１４及びＳｉ層１２ａの積層体を｛シリサ
イド（膜厚）／シリコン（膜厚）｝として｛Ｗ0.35Ｓｉ
0.65（３ｎｍ）／Ｓｉ（６ｎｍ）｝と表わす。）このＳ
ｉ層１２上に｛Ｗ0.35Ｓｉ0.65（３ｎｍ）／Ｓｉ（６ｎ
ｍ）｝を再度成膜した。（以下、この２組のシリサイド
層１４及びＳｉ層１２ａの積層体を｛シリサイド（膜
厚）／シリコン（膜厚）｝組数として｛Ｗ0.35Ｓｉ0.65
（３ｎｍ）／Ｓｉ（６ｎｍ）｝2と表わす。） その後、このＳｉ層１２上にＳｉの電子供給層１２を膜
厚２．５μｍで形成し、ＳｉＯx絶縁体層１３が４００
ｎｍとなるように成膜した。このようにして、図２に示
す様に、等しい膜厚の電子供給層１２に挾まれたシリサ
イド層14の多層からなる素子を第１の実施例として作製
した。また、シリサイド層を有さずにＳｉの電子供給層
１２を膜厚５μｍで形成した以外は上記実施例と同様の
素子を比較例として作成した。これらの層は、スパッタ
リング法をとおして、Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅあるいはそれら
の混合ガス、又はこれらの希ガスを主成分としＯ2，Ｎ2
などを混入した混合ガスを用いてガス圧 0.1〜 100mTor
r 好ましくは 0.1〜２０mTorr 、成膜レート 0.1〜1000
nm/min好ましくは 0.5〜 100nm/minのスパッタ条件で成
膜された。
【００２３】最後に、各基板の絶縁体層の表面上にＰｔ
の金属薄膜電極１５を膜厚１０ｎｍでスパッタリング法
により成膜し、素子基板を多数作製した。一方、透明ガ
ラス基板１の内面にＩＴＯコレクタ電極２が形成された
ものや、各コレクタ電極上に、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する蛍
光体からなる蛍光体層３を常法により形成した透明基板
を作成した。
の金属薄膜電極１５を膜厚１０ｎｍでスパッタリング法
により成膜し、素子基板を多数作製した。一方、透明ガ
ラス基板１の内面にＩＴＯコレクタ電極２が形成された
ものや、各コレクタ電極上に、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する蛍
光体からなる蛍光体層３を常法により形成した透明基板
を作成した。
【００２４】これら素子基板及び透明基板を、金属薄膜
電極１５及びコレクタ電極２が向かい合うように平行に
１０ｍｍ離間してスベーサにより保持し、間隙を１０-7
Ｔｏｒｒ又は１０-5Ｐａの真空になし、電子放出素子を
組立て、作製した。その後、多数の得られた素子につい
て、２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００
℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００
℃、１０００℃の温度で、１時間真空中にて熱処理をし
た。
電極１５及びコレクタ電極２が向かい合うように平行に
１０ｍｍ離間してスベーサにより保持し、間隙を１０-7
Ｔｏｒｒ又は１０-5Ｐａの真空になし、電子放出素子を
組立て、作製した。その後、多数の得られた素子につい
て、２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００
℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００
℃、１０００℃の温度で、１時間真空中にて熱処理をし
た。
【００２５】熱処理をした素子について、駆動電圧Ｖｄ
を０〜２００Ｖ印加して、各素子の熱処理温度に対応し
たダイオード電流Ｉｄ及び放出電流Ｉｅを測定した。結
果を、図３及び図４に示す。図示のように、●の｛Ｗ
0.35Ｓｉ0.65（３ｎｍ）／Ｓｉ（６ｎｍ）｝2、を有す
る第１の実施例の素子の放出電流Ｉｅ及び電子放出効率
(Ie/Id) の変化は、○の比較例のものより減少の程度が
小さいことが分かる。比較例では、ダイオード電流Ｉｄ
及び放出電流Ｉｅが大幅に減少することが、わかる。ま
た、第１の実施例の素子では、２５℃から１０００℃の
真空中の熱処理にもかかわらず１×１０-6以上の電子放
出効率が得られることが分かる。
を０〜２００Ｖ印加して、各素子の熱処理温度に対応し
たダイオード電流Ｉｄ及び放出電流Ｉｅを測定した。結
果を、図３及び図４に示す。図示のように、●の｛Ｗ
0.35Ｓｉ0.65（３ｎｍ）／Ｓｉ（６ｎｍ）｝2、を有す
る第１の実施例の素子の放出電流Ｉｅ及び電子放出効率
(Ie/Id) の変化は、○の比較例のものより減少の程度が
小さいことが分かる。比較例では、ダイオード電流Ｉｄ
及び放出電流Ｉｅが大幅に減少することが、わかる。ま
た、第１の実施例の素子では、２５℃から１０００℃の
真空中の熱処理にもかかわらず１×１０-6以上の電子放
出効率が得られることが分かる。
【００２６】次に、ＳｉＯx絶縁体層１３をＳｉ電子供
給層１２上に膜厚５０ｎｍから１０００ｎｍの各種膜厚
にて成膜した以外、上記第１の実施例と同様の｛Ｗ0.35
Ｓｉ 0.65（３ｎｍ）／Ｓｉ（６ｎｍ）｝2を有する第２
の実施例素子を作製した。その後、多数の得られた素子
について、５００℃の温度にて１時間真空中で熱処理を
した。比較例としてかかる熱処理をしないものを残し
た。
給層１２上に膜厚５０ｎｍから１０００ｎｍの各種膜厚
にて成膜した以外、上記第１の実施例と同様の｛Ｗ0.35
Ｓｉ 0.65（３ｎｍ）／Ｓｉ（６ｎｍ）｝2を有する第２
の実施例素子を作製した。その後、多数の得られた素子
について、５００℃の温度にて１時間真空中で熱処理を
した。比較例としてかかる熱処理をしないものを残し
た。
【００２７】さらに、各種膜厚の絶縁体層を有する第２
の実施例および比較例の素子について、ＳｉＯx絶縁体
層膜厚に対する放出電流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id)
の変化を測定した。結果として、図５及び図６に放出電
流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id) の変化を示す。図示す
るように、●の未熱処理の比較例に比べて、○の｛Ｗ
0.35Ｓｉ0.65（３ｎｍ）／Ｓｉ（６ｎｍ）｝2を有する
実施例の素子の放出電流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id)
の変化は、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５５０ｎｍの膜厚
の素子においては、５００℃で、１時間真空中にて熱処
理を行なっても熱処理前と電気特性に大きな変化が見ら
れなかった。特に、電子放出効率の値も著しい変化が見
られなかった。アモルファスＳｉＯx絶縁体層の全体厚
が５０ｎｍ〜１０００ｎｍのとき、絶縁体層膜厚に対す
る放出電流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id) の変化におい
て、 200Ｖ以下の電圧を加えることにより、絶縁体層の
全体厚５０ｎｍ以上の５０ｎｍ〜１０００ｎｍで、１×
１０-6Ａ／cm2以上の放出電流が得られることが分か
る。
の実施例および比較例の素子について、ＳｉＯx絶縁体
層膜厚に対する放出電流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id)
の変化を測定した。結果として、図５及び図６に放出電
流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id) の変化を示す。図示す
るように、●の未熱処理の比較例に比べて、○の｛Ｗ
0.35Ｓｉ0.65（３ｎｍ）／Ｓｉ（６ｎｍ）｝2を有する
実施例の素子の放出電流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id)
の変化は、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５５０ｎｍの膜厚
の素子においては、５００℃で、１時間真空中にて熱処
理を行なっても熱処理前と電気特性に大きな変化が見ら
れなかった。特に、電子放出効率の値も著しい変化が見
られなかった。アモルファスＳｉＯx絶縁体層の全体厚
が５０ｎｍ〜１０００ｎｍのとき、絶縁体層膜厚に対す
る放出電流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id) の変化におい
て、 200Ｖ以下の電圧を加えることにより、絶縁体層の
全体厚５０ｎｍ以上の５０ｎｍ〜１０００ｎｍで、１×
１０-6Ａ／cm2以上の放出電流が得られることが分か
る。
【００２８】次に、第３の実施例として、上記第１の実
施例のＷ0.35Ｓｉ0.65のシリサイド層１４の代わりに、
タングステンＷの金属層１４Ｂを用いた以外、上記第１
の実施例と同様の｛Ｗ（３ｎｍ）／Ｓｉ（５ｎｍ）｝2
を有する実施例素子を作製した。その後、多数の得られ
た第３の実施例素子について、上記第１の実施例と同様
の温度範囲にて１時間真空中で熱処理をした。
施例のＷ0.35Ｓｉ0.65のシリサイド層１４の代わりに、
タングステンＷの金属層１４Ｂを用いた以外、上記第１
の実施例と同様の｛Ｗ（３ｎｍ）／Ｓｉ（５ｎｍ）｝2
を有する実施例素子を作製した。その後、多数の得られ
た第３の実施例素子について、上記第１の実施例と同様
の温度範囲にて１時間真空中で熱処理をした。
【００２９】各第３の実施例素子の熱処理温度に対応し
たダイオード電流Ｉｄ及び放出電流Ｉｅを測定した結果
を、図７及び図８に示す。図示のように、●の｛Ｗ（３
ｎｍ）／Ｓｉ（５ｎｍ）｝2を有する実施例素子の放出
電流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id) の変化は、○の比較
例のものより減少の程度が小さいことが分かる。また、
実施例の素子では、２５℃から１０００℃の真空中の熱
処理にもかかわらず１×１０-6以上の電子放出効率が得
られることが分かる。
たダイオード電流Ｉｄ及び放出電流Ｉｅを測定した結果
を、図７及び図８に示す。図示のように、●の｛Ｗ（３
ｎｍ）／Ｓｉ（５ｎｍ）｝2を有する実施例素子の放出
電流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id) の変化は、○の比較
例のものより減少の程度が小さいことが分かる。また、
実施例の素子では、２５℃から１０００℃の真空中の熱
処理にもかかわらず１×１０-6以上の電子放出効率が得
られることが分かる。
【００３０】さらに、ＳｉＯx絶縁体層１３をＳｉ電子
供給層１２上に膜厚５０ｎｍから１０００ｎｍの各種膜
厚にて成膜し、かつＷ0.35Ｓｉ0.65のシリサイド層１４
の代わりに、タングステンＷの金属層１４Ｂを用いた以
外、上記第１の実施例と同様の｛Ｗ（３ｎｍ）／Ｓｉ
（５ｎｍ）｝2を有する第４の実施例素子を作製した。
その後、多数の得られた第４の実施例素子について、５
００℃の温度にて１時間真空中の熱処理をした。比較例
としてかかる熱処理をしないものを残した。
供給層１２上に膜厚５０ｎｍから１０００ｎｍの各種膜
厚にて成膜し、かつＷ0.35Ｓｉ0.65のシリサイド層１４
の代わりに、タングステンＷの金属層１４Ｂを用いた以
外、上記第１の実施例と同様の｛Ｗ（３ｎｍ）／Ｓｉ
（５ｎｍ）｝2を有する第４の実施例素子を作製した。
その後、多数の得られた第４の実施例素子について、５
００℃の温度にて１時間真空中の熱処理をした。比較例
としてかかる熱処理をしないものを残した。
【００３１】各種膜厚の絶縁体層を有する第４の実施例
および比較例の素子について、ＳｉＯX絶縁体層膜厚に
対する放出電流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id) の変化を
測定した。結果として、図９及び図１０に放出電流Ｉｅ
及び電子放出効率(Ie/Id) の変化を示す。図示するよう
に、●の未熱処理の比較例に比べて、○の｛Ｗ（３ｎ
ｍ）／Ｓｉ（５ｎｍ）｝2を有する実施例の素子の放出
電流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id) の変化は、５００
℃、１時間真空中の熱処理を行なっても熱処理前と電気
特性に変化が見られなかった。特に、電子放出効率の値
も変化が見られなかった。アモルファスＳｉＯx絶縁体
層の全体厚が５０ｎｍ〜１０００ｎｍのとき、絶縁体層
膜厚に対する放出電流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id) の
変化において、 200Ｖ以下の電圧を加えることにより、
絶縁体層の全体厚５０ｎｍ以上の５０ｎｍ〜１０００ｎ
ｍで、１×１０-3以上の放出効率が得られることが分か
る。
および比較例の素子について、ＳｉＯX絶縁体層膜厚に
対する放出電流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id) の変化を
測定した。結果として、図９及び図１０に放出電流Ｉｅ
及び電子放出効率(Ie/Id) の変化を示す。図示するよう
に、●の未熱処理の比較例に比べて、○の｛Ｗ（３ｎ
ｍ）／Ｓｉ（５ｎｍ）｝2を有する実施例の素子の放出
電流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id) の変化は、５００
℃、１時間真空中の熱処理を行なっても熱処理前と電気
特性に変化が見られなかった。特に、電子放出効率の値
も変化が見られなかった。アモルファスＳｉＯx絶縁体
層の全体厚が５０ｎｍ〜１０００ｎｍのとき、絶縁体層
膜厚に対する放出電流Ｉｅ及び電子放出効率(Ie/Id) の
変化において、 200Ｖ以下の電圧を加えることにより、
絶縁体層の全体厚５０ｎｍ以上の５０ｎｍ〜１０００ｎ
ｍで、１×１０-3以上の放出効率が得られることが分か
る。
【００３２】さらに、種々の実験の結果、｛Ｗ0.35Ｓｉ
0.65（２〜４ｎｍ）／Ｓｉ（１〜６ｎｍ）｝のシリサイ
ドの２〜３層の多層膜の人工格子膜を、Ｗ電極膜とＳｉ
膜の間に挿入（全てスパッタリング法で成膜）したとき
でも、５００℃、１時間真空中の熱処理を行なっても熱
処理前と電気特性に変化が見られなかった。特に、電子
放出効率の値も変化が見られなかった。典型的な各層厚
はＷＳｉ2 層が２．５ｎｍであって、Ｓｉ層が５．５ｎ
ｍであって、積層体の全体厚は１２〜１５ｎｍである。
結晶構造の上からみると、第１および２実施例の熱処理
前の人工格子膜｛（ＷＳｉ）／Ｓｉ｝の多層を有するも
のは非晶質構造であり、熱処理後も非晶質構造が保持さ
れた。しかし、第３および４実施例の｛Ｗ／Ｓｉ｝の多
層を有するものは、熱処理前は非晶質構造であったが、
５００℃熱処理後はＷのｂｃｃ構造に変化した。Ｗ−Ｓ
ｉダイオード構造の場合、1000℃までの熱処理温度で、
界面の障壁高さは変化せず一定で、ＷＳｉのタングステ
ンシリサイドが形成する。
0.65（２〜４ｎｍ）／Ｓｉ（１〜６ｎｍ）｝のシリサイ
ドの２〜３層の多層膜の人工格子膜を、Ｗ電極膜とＳｉ
膜の間に挿入（全てスパッタリング法で成膜）したとき
でも、５００℃、１時間真空中の熱処理を行なっても熱
処理前と電気特性に変化が見られなかった。特に、電子
放出効率の値も変化が見られなかった。典型的な各層厚
はＷＳｉ2 層が２．５ｎｍであって、Ｓｉ層が５．５ｎ
ｍであって、積層体の全体厚は１２〜１５ｎｍである。
結晶構造の上からみると、第１および２実施例の熱処理
前の人工格子膜｛（ＷＳｉ）／Ｓｉ｝の多層を有するも
のは非晶質構造であり、熱処理後も非晶質構造が保持さ
れた。しかし、第３および４実施例の｛Ｗ／Ｓｉ｝の多
層を有するものは、熱処理前は非晶質構造であったが、
５００℃熱処理後はＷのｂｃｃ構造に変化した。Ｗ−Ｓ
ｉダイオード構造の場合、1000℃までの熱処理温度で、
界面の障壁高さは変化せず一定で、ＷＳｉのタングステ
ンシリサイドが形成する。
【００３３】さらなる他の比較例としては、タングステ
ンＷの代わりにモリブデンＭｏを用いたＡ：｛Ｍｏ（２
〜８ｎｍ）／Ｓｉ（１．５〜７ｎｍ）｝の多層を有する
素子と、Ｂ：｛ＭｏＳｉ2 （２〜８ｎｍ）／Ｓｉ（１．
５〜７ｎｍ）の多層を有する素子と、が作製された。Ａ
の素子の｛Ｍｏ／Ｓｉ｝膜は３００℃、３０分熱処理で
ＭｏとＳｉの拡散が生じるが、Ｂの素子の｛ＭｏＳｉ2
／Ｓｉ｝膜は５８０℃、３０分熱処理においても顕著な
ＭｏＳｉ2 とＳｉの拡散の徴候は見られなかった。
ンＷの代わりにモリブデンＭｏを用いたＡ：｛Ｍｏ（２
〜８ｎｍ）／Ｓｉ（１．５〜７ｎｍ）｝の多層を有する
素子と、Ｂ：｛ＭｏＳｉ2 （２〜８ｎｍ）／Ｓｉ（１．
５〜７ｎｍ）の多層を有する素子と、が作製された。Ａ
の素子の｛Ｍｏ／Ｓｉ｝膜は３００℃、３０分熱処理で
ＭｏとＳｉの拡散が生じるが、Ｂの素子の｛ＭｏＳｉ2
／Ｓｉ｝膜は５８０℃、３０分熱処理においても顕著な
ＭｏＳｉ2 とＳｉの拡散の徴候は見られなかった。
【００３４】よって、絶縁体層膜厚が５０ｎｍ以上と厚
く電子供給層がシリサイド層を有する素子から、良好な
結果が得られることが判明した。またさらに、上記実施
例素子において、蛍光体を塗布したコレクタ電極２及び
金属薄膜電極１５の間に約４ｋＶの電圧を印加した状態
では、絶縁体層膜厚５０ｎｍ以上の素子で薄膜電極に対
応する形の均一な蛍光パターンが観測された。このこと
は、アモルファスＳｉＯx層からの電子放出が均一であ
り、直線性の高いことを示し、電子放出ダイオードとし
て、ミリ波又はサブミリ波の電磁波を放出する発光ダイ
オード又はレーザダイオードとして、さらには高速スイ
ッチング素子として動作可能であることを示している。
く電子供給層がシリサイド層を有する素子から、良好な
結果が得られることが判明した。またさらに、上記実施
例素子において、蛍光体を塗布したコレクタ電極２及び
金属薄膜電極１５の間に約４ｋＶの電圧を印加した状態
では、絶縁体層膜厚５０ｎｍ以上の素子で薄膜電極に対
応する形の均一な蛍光パターンが観測された。このこと
は、アモルファスＳｉＯx層からの電子放出が均一であ
り、直線性の高いことを示し、電子放出ダイオードとし
て、ミリ波又はサブミリ波の電磁波を放出する発光ダイ
オード又はレーザダイオードとして、さらには高速スイ
ッチング素子として動作可能であることを示している。
【００３５】スパッタリング法で成膜した絶縁体層の表
面をＳＥＭで観察したところ、２０ｎｍ程度の微細構造
からなることを特徴としていることが判った。５０ｎｍ
以上の膜厚を有しながらトンネル電流が流れるといった
特異な現象はこの特徴に起因すると考えられる。すなわ
ち、ＳｉＯxは本来絶縁体であるが、結晶欠陥や不純物
などが原因で禁制帯中に局在化した不純物準位が多数現
れる。電子はこの不純物準位を介し次々にトンネリング
し、結果として５０ｎｍ以上の膜厚をもトンネルするの
であると推定される。
面をＳＥＭで観察したところ、２０ｎｍ程度の微細構造
からなることを特徴としていることが判った。５０ｎｍ
以上の膜厚を有しながらトンネル電流が流れるといった
特異な現象はこの特徴に起因すると考えられる。すなわ
ち、ＳｉＯxは本来絶縁体であるが、結晶欠陥や不純物
などが原因で禁制帯中に局在化した不純物準位が多数現
れる。電子はこの不純物準位を介し次々にトンネリング
し、結果として５０ｎｍ以上の膜厚をもトンネルするの
であると推定される。
【００３６】上記実施例では電子供給層１２の中間にシ
リサイド層１４を２層有するものを説明したが、他の実
施例として、図１１に示すように、シリサイド層１４の
単層または多層をオーミック電極１１及び電子供給層１
２の界面に設けることができ、また、図１２に示すよう
に、シリサイド層１４の単層または多層を電子供給層１
２及び絶縁体層１３の界面に有するようにもできる。
リサイド層１４を２層有するものを説明したが、他の実
施例として、図１１に示すように、シリサイド層１４の
単層または多層をオーミック電極１１及び電子供給層１
２の界面に設けることができ、また、図１２に示すよう
に、シリサイド層１４の単層または多層を電子供給層１
２及び絶縁体層１３の界面に有するようにもできる。
【００３７】さらに、図１３は他の実施例の電子放出素
子の概略部分拡大断面図であり、２個以上のシリサイド
層１４の単層または多層を電子供給層１２内に設け、電
子供給層１２を３つ以上に分けた多層構造とすることも
できる。即ち、本発明の電子放出素子においては、シリ
サイド層と電子供給層とは交互に積層され得る。また、
シリサイド層は、積層方向に沿って、漸次拡大又は縮小
した間隔で配置しても、等間隔で積層してもよい。
子の概略部分拡大断面図であり、２個以上のシリサイド
層１４の単層または多層を電子供給層１２内に設け、電
子供給層１２を３つ以上に分けた多層構造とすることも
できる。即ち、本発明の電子放出素子においては、シリ
サイド層と電子供給層とは交互に積層され得る。また、
シリサイド層は、積層方向に沿って、漸次拡大又は縮小
した間隔で配置しても、等間隔で積層してもよい。
【００３８】またさらに、本発明の他の実施例の電子放
出素子においては、図１４に示すように、シリサイド層
は漸次拡大又は縮小した膜厚を有するように、成膜して
もよい。さらに、他の実施例においては、図１５に示す
ように、シリサイド層１４を、電子供給層１２中に同時
スパッタリング方法などにより高導電性材料をドーパン
トとして分散させて設けることもできる。この場合も、
オーミック電極１１から電子供給層１２への電子の移動
を円滑にする働きをなす。また、シリサイド層ドーパン
トを電子供給層１２の金属薄膜電極１５に近い方に高く
なる又は低くなるような濃度勾配を設けて分散させても
よい。
出素子においては、図１４に示すように、シリサイド層
は漸次拡大又は縮小した膜厚を有するように、成膜して
もよい。さらに、他の実施例においては、図１５に示す
ように、シリサイド層１４を、電子供給層１２中に同時
スパッタリング方法などにより高導電性材料をドーパン
トとして分散させて設けることもできる。この場合も、
オーミック電極１１から電子供給層１２への電子の移動
を円滑にする働きをなす。また、シリサイド層ドーパン
トを電子供給層１２の金属薄膜電極１５に近い方に高く
なる又は低くなるような濃度勾配を設けて分散させても
よい。
【００３９】このように、オーミック電極、電子供給
層、絶縁体層及び金属薄膜電極を積層した本発明の電子
放出素子においては、オーミック電極と電子供給層との
界面、或いは電子供給層と絶縁体層との界面、又は電子
供給層中に多層として、シリサイド層を設けることによ
り、低い電圧でかつ安定した放出電流を得ることができ
る。
層、絶縁体層及び金属薄膜電極を積層した本発明の電子
放出素子においては、オーミック電極と電子供給層との
界面、或いは電子供給層と絶縁体層との界面、又は電子
供給層中に多層として、シリサイド層を設けることによ
り、低い電圧でかつ安定した放出電流を得ることができ
る。
【００４０】図１６は、実施例の電子放出表示装置を示
す。実施例は、一対の透明基板１及び素子基板１０から
なり、基板は真空空間４を挾み互いに対向している。図
示する電子放出表示装置において、表示面である透明ガ
ラス基板１すなわち透明基板の内面（背面板１０と対向
する面）には、例えばインジウム錫酸化物（いわゆるＩ
ＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などか
らなる透明なコレクタ電極２の複数が互いに平行に形成
されている。また、コレクタ電極２は一体的に形成され
ていてもよい。放出電子を捕獲する透明コレクタ電極群
は、カラーディスプレイパネルとするために赤、緑、青
のＲ，Ｇ，Ｂ色信号に応じて３本１組となっており、そ
れぞれに電圧が印加される。よって、３本のコレクタ電
極２の上には、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する蛍光体からなる蛍
光体層３Ｒ，３Ｇ，３Ｂが真空空間４に面するように、
それぞれ形成されている。
す。実施例は、一対の透明基板１及び素子基板１０から
なり、基板は真空空間４を挾み互いに対向している。図
示する電子放出表示装置において、表示面である透明ガ
ラス基板１すなわち透明基板の内面（背面板１０と対向
する面）には、例えばインジウム錫酸化物（いわゆるＩ
ＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などか
らなる透明なコレクタ電極２の複数が互いに平行に形成
されている。また、コレクタ電極２は一体的に形成され
ていてもよい。放出電子を捕獲する透明コレクタ電極群
は、カラーディスプレイパネルとするために赤、緑、青
のＲ，Ｇ，Ｂ色信号に応じて３本１組となっており、そ
れぞれに電圧が印加される。よって、３本のコレクタ電
極２の上には、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する蛍光体からなる蛍
光体層３Ｒ，３Ｇ，３Ｂが真空空間４に面するように、
それぞれ形成されている。
【００４１】一方、真空空間４を挾み透明ガラス基板１
に対向するガラス等からなる素子基板１０すなわち素子
基板内面（透明ガラス基板１と対向する面）には絶縁体
インシュレータ層１８を介してそれぞれ平行に伸長する
複数のオーミック電極１１が形成されている。インシュ
レータ層１８は、ＳｉＯx，ＳｉＮx，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ
などの絶縁体からなり、素子基板１０から素子への悪影
響（アルカリ成分などに不純物の溶出や、基板面の凹凸
など）を防ぐ働きをなす。オーミック電極の上に上記実
施例の電子放出素子Ｓの複数が形成され、隣接する金属
薄膜電極を電気的に接続しその一部上に、オーミック電
極に垂直に伸長して架設され、それぞれが平行に伸長す
る複数のバス電極１６が設けられている。電子放出素子
Ｓはオーミック電極上に順に形成された電子供給層１
２、シリサイド層１４、絶縁体層１３及び金属薄膜電極
１５からなる。金属薄膜電極１５は真空空間４に面す
る。また、金属薄膜電極１５の表面を複数の電子放出領
域に区画するため、開口を有した第２絶縁体層１７が成
膜される。この第２絶縁体層１７はバス電極１６を覆う
ことで不要な短絡を防止する。
に対向するガラス等からなる素子基板１０すなわち素子
基板内面（透明ガラス基板１と対向する面）には絶縁体
インシュレータ層１８を介してそれぞれ平行に伸長する
複数のオーミック電極１１が形成されている。インシュ
レータ層１８は、ＳｉＯx，ＳｉＮx，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ
などの絶縁体からなり、素子基板１０から素子への悪影
響（アルカリ成分などに不純物の溶出や、基板面の凹凸
など）を防ぐ働きをなす。オーミック電極の上に上記実
施例の電子放出素子Ｓの複数が形成され、隣接する金属
薄膜電極を電気的に接続しその一部上に、オーミック電
極に垂直に伸長して架設され、それぞれが平行に伸長す
る複数のバス電極１６が設けられている。電子放出素子
Ｓはオーミック電極上に順に形成された電子供給層１
２、シリサイド層１４、絶縁体層１３及び金属薄膜電極
１５からなる。金属薄膜電極１５は真空空間４に面す
る。また、金属薄膜電極１５の表面を複数の電子放出領
域に区画するため、開口を有した第２絶縁体層１７が成
膜される。この第２絶縁体層１７はバス電極１６を覆う
ことで不要な短絡を防止する。
【００４２】オーミック電極１１の材料としては、Ａ
ｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｗ等の一般にＩＣの配線に用いられる
材料で、各素子にほぼ同電流を供給する均一な厚さであ
る。電子供給層１２の材質は、シリコン（Ｓｉ）が挙げ
られるが、本発明の電子供給層はシリコンに限られたも
のではなく他の半導体又は金属であり、アモルファス、
多結晶、単結晶のいずれでも良い。
ｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｗ等の一般にＩＣの配線に用いられる
材料で、各素子にほぼ同電流を供給する均一な厚さであ
る。電子供給層１２の材質は、シリコン（Ｓｉ）が挙げ
られるが、本発明の電子供給層はシリコンに限られたも
のではなく他の半導体又は金属であり、アモルファス、
多結晶、単結晶のいずれでも良い。
【００４３】薄膜電極１５の材質は、電子放出の原理か
ら仕事関数φが小さい材料で、薄い程良い。電子放出効
率を高くするために、薄膜電極１５の材質は周期律表の
Ｉ族、II族の金属が良く、たとえばＣｓ，Ｒｂ，Ｌｉ，
Ｓｒ，Ｍｇ，Ｂａ，Ｃａ等が有効で、更に、それらの合
金であっても良い。また、薄膜電極１５の材質は極薄化
の面では、導電性が高く化学的に安定な金属が良く、た
とえばＡｕ，Ｐｔ，Ｌｕ，Ａｇ，Ｃｕの単体又はこれら
の合金等が望ましい。また、これらの金属に、上記仕事
関数の小さい金属をコート、あるいはドープしても有効
である。
ら仕事関数φが小さい材料で、薄い程良い。電子放出効
率を高くするために、薄膜電極１５の材質は周期律表の
Ｉ族、II族の金属が良く、たとえばＣｓ，Ｒｂ，Ｌｉ，
Ｓｒ，Ｍｇ，Ｂａ，Ｃａ等が有効で、更に、それらの合
金であっても良い。また、薄膜電極１５の材質は極薄化
の面では、導電性が高く化学的に安定な金属が良く、た
とえばＡｕ，Ｐｔ，Ｌｕ，Ａｇ，Ｃｕの単体又はこれら
の合金等が望ましい。また、これらの金属に、上記仕事
関数の小さい金属をコート、あるいはドープしても有効
である。
【００４４】バス電極１６の材料としては、Ａｕ，Ｐ
ｔ，Ａｌ等の一般にＩＣの配線に用いられる物で良く、
各素子にほぼ同電位を供給可能ならしめるに足る厚さ
で、 0.1〜５０μｍが適当である。また、本発明の表示
装置の駆動方式としては単純マトリックス方式またはア
クティブマトリックス方式が適用できる。
ｔ，Ａｌ等の一般にＩＣの配線に用いられる物で良く、
各素子にほぼ同電位を供給可能ならしめるに足る厚さ
で、 0.1〜５０μｍが適当である。また、本発明の表示
装置の駆動方式としては単純マトリックス方式またはア
クティブマトリックス方式が適用できる。
【図１】 本発明による実施例の電子放出素子の概略断
面図である。
面図である。
【図２】 本発明による実施例の電子放出素子のシリサ
イド層近傍を示す概略部分拡大断面図である。
イド層近傍を示す概略部分拡大断面図である。
【図３】 本発明による電子放出表示装置における電子
放出素子への熱処理温度と電子放出電流の関係を示すグ
ラフである。
放出素子への熱処理温度と電子放出電流の関係を示すグ
ラフである。
【図４】 本発明による電子放出表示装置における電子
放出素子への熱処理温度と電子放出電子放出効率の関係
を示すグラフである。
放出素子への熱処理温度と電子放出電子放出効率の関係
を示すグラフである。
【図５】 本発明による実施例の電子放出表示装置にお
ける電子放出電流の絶縁体層膜厚依存性を示すグラフで
ある。
ける電子放出電流の絶縁体層膜厚依存性を示すグラフで
ある。
【図６】 本発明による実施例の電子放出表示装置にお
ける電子放出効率の絶縁体層膜厚依存性を示すグラフで
ある。
ける電子放出効率の絶縁体層膜厚依存性を示すグラフで
ある。
【図７】 本発明による電子放出表示装置における電子
放出素子への熱処理温度と電子放出電流の関係を示すグ
ラフである。
放出素子への熱処理温度と電子放出電流の関係を示すグ
ラフである。
【図８】 本発明による電子放出表示装置における電子
放出素子への熱処理温度と電子放出電子放出効率の関係
を示すグラフである。
放出素子への熱処理温度と電子放出電子放出効率の関係
を示すグラフである。
【図９】 本発明による実施例の電子放出表示装置にお
ける電子放出電流の絶縁体層膜厚依存性を示すグラフで
ある。
ける電子放出電流の絶縁体層膜厚依存性を示すグラフで
ある。
【図１０】 本発明による実施例の電子放出表示装置に
おける電子放出効率の絶縁体層膜厚依存性を示すグラフ
である。
おける電子放出効率の絶縁体層膜厚依存性を示すグラフ
である。
【図１１】 本発明による他の実施例の電子放出素子の
シリサイド層近傍を示す概略部分拡大断面図である。
シリサイド層近傍を示す概略部分拡大断面図である。
【図１２】 本発明による他の実施例の電子放出素子の
シリサイド層近傍を示す概略部分拡大断面図である。
シリサイド層近傍を示す概略部分拡大断面図である。
【図１３】 本発明による他の実施例の電子放出素子の
シリサイド層近傍を示す概略部分拡大断面図である。
シリサイド層近傍を示す概略部分拡大断面図である。
【図１４】 本発明による他の実施例の電子放出素子の
シリサイド層近傍を示す概略部分拡大断面図である。
シリサイド層近傍を示す概略部分拡大断面図である。
【図１５】 本発明による他の実施例の電子放出素子の
シリサイド層近傍を示す概略部分拡大断面図である。
シリサイド層近傍を示す概略部分拡大断面図である。
【図１６】 本発明による実施例の電子放出表示装置を
示す概略斜視図である。
示す概略斜視図である。
１ 透明基板 ２ コレクタ電極 ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ 蛍光体層 ４ 真空空間 １０ 素子基板 １１ オーミック電極 １２ 電子供給層 １３ 絶縁体層 １４ シリサイド層 １５ 金属薄膜電極 １６ バス電極 １７ 第２絶縁体層 １８ インシュレータ層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年８月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】電子放出素子は、表面の金属薄膜電極１５
を正電位Ｖｄとし裏面オーミック電極１１を接地電位と
したダイオードである。オーミック電極１１と金属薄膜
電極１５との間に電圧Ｖｄ例えば９０Ｖ程度を印加し電
子供給層１２に電子を注入すると、ダイオード電流Ｉｄ
が流れ、絶縁体層１３は高抵抗であるので、印加電界の
大部分は絶縁体層１３にかかる。電子は、金属薄膜電極
１５側に向けて絶縁体層１３内を移動する。金属薄膜電
極１５付近に達した電子は、そこで強電界によって一部
は金属薄膜電極１５から外部の真空中に放出される。
を正電位Ｖｄとし裏面オーミック電極１１を接地電位と
したダイオードである。オーミック電極１１と金属薄膜
電極１５との間に電圧Ｖｄ例えば９０Ｖ程度を印加し電
子供給層１２に電子を注入すると、ダイオード電流Ｉｄ
が流れ、絶縁体層１３は高抵抗であるので、印加電界の
大部分は絶縁体層１３にかかる。電子は、金属薄膜電極
１５側に向けて絶縁体層１３内を移動する。金属薄膜電
極１５付近に達した電子は、そこで強電界によって一部
は金属薄膜電極１５から外部の真空中に放出される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】薄膜電極１５から放出された電子ｅ（放出
電流Ｉｅ）は、対向したコレクタ電極（透明電極）２に
印加された高い加速電圧Ｖｃ例えば５ｋＶ程度によって
加速され、コレクタ電極２に集められる。コレクタ電極
に蛍光体３が塗布されていれば対応する可視光を発光さ
せる。シリサイド層１４はオーミック電極１１と電子供
給層１２の界面または電子供給層１２の内部に、例えば
Ｗ／Ｓｉの人工格子膜、またはシリサイド（例えば、遷
移全属Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｆａ，
Ｎｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｍｎ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｒｈ，Ｉ
ｒ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔとのケイ化物などの薄膜として形
成される。シリサイド層１４として、単独の膜でも良い
が、これらのシリサイド層とＳｉ膜との人工格子膜の多
層に積層しても良い。これら人工格子膜、単独のシリサ
イド層またはこれとＳｉ膜との人工格子膜多層の膜厚は
数ｎｍ〜数十ｎｍ程度で良い。
電流Ｉｅ）は、対向したコレクタ電極（透明電極）２に
印加された高い加速電圧Ｖｃ例えば５ｋＶ程度によって
加速され、コレクタ電極２に集められる。コレクタ電極
に蛍光体３が塗布されていれば対応する可視光を発光さ
せる。シリサイド層１４はオーミック電極１１と電子供
給層１２の界面または電子供給層１２の内部に、例えば
Ｗ／Ｓｉの人工格子膜、またはシリサイド（例えば、遷
移全属Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｆａ，
Ｎｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｍｎ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｒｈ，Ｉ
ｒ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔとのケイ化物などの薄膜として形
成される。シリサイド層１４として、単独の膜でも良い
が、これらのシリサイド層とＳｉ膜との人工格子膜の多
層に積層しても良い。これら人工格子膜、単独のシリサ
イド層またはこれとＳｉ膜との人工格子膜多層の膜厚は
数ｎｍ〜数十ｎｍ程度で良い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】絶縁体層１３の誘電体材料としては、酸化
珪素ＳｉＯｘ（ｘは原子比を示す）が特に有効である
が、ＬｉＯｘ，ＬｉＮｘ，ＮａＯｘ，ＫＯｘ，Ｒｂ
Ｏｘ，ＣｓＯｘ，ＢｅＯｘ，ＭｇＯｘ，ＭｇＮｘ，Ｃａ
Ｏｘ，ＣａＮｘ，ＳｒＯｘ，ＢａＯｘ，ＳｃＯｘ，ＹＯ
ｘ，ＹＮｘ，ＬａＯｘ，ＬａＮｘ，ＣｅＯｘ，Ｐｒ
Ｏｘ，ＮｄＯｘ，ＳｍＯｘ，ＥｕＯｘ，ＧｄＯｘ，Ｔｂ
Ｏｘ，ＤｙＯｘ，ＨｏＯｘ，ＥｒＯｘ，ＴｍＯｘ，Ｙｂ
Ｏｘ，ＬｕＯｘ，ＴｂＯｘ，ＤｙＯｘ，ＨｏＯｘ，Ｅｒ
Ｏｘ，ＴｍＯｘ，ＹｂＯｘ，ＬｕＯｘ，ＴｉＯ ｘ，Ｚｒ
Ｏｘ，ＺｒＮｘ，ＨｆＯｘ，ＨｆＮｘ，ＴｈＯｘ，ＶＯ
ｘ，ＶＮｘ，ＮｂＯｘ，ＮｂＮｘ，ＴａＯｘ，Ｔａ
Ｎｘ，ＣｒＯｘ，ＣｒＮｘ，ＭｏＯｘ，ＭｏＮｘ，ＷＯ
ｘ，ＷＮｘ，ＭｎＯｘ，ＲｅＯｘ，ＦｅＯｘ，Ｆｅ
Ｎｘ，ＲｕＯｘ，ＯｓＯｘ，ＣｏＯｘ，ＲｈＯｘ，Ｉｒ
Ｏｘ，ＮｉＯｘ，ＰｄＯｘ，ＰｔＯｘ，ＣｕＯｘ，Ｃｕ
Ｎｘ，ＡｇＯｘ，ＡｕＯｘ，ＺｎＯｘ，ＣｄＯｘ，Ｈｇ
Ｏｘ，ＢＯｘ，ＢＮｘ，ＡｌＯｘ，ＡｌＮｘ，Ｇａ
Ｏｘ，ＧａＮｘ，ＩｎＯ ｘ，ＳｉＮｘ，ＧｅＯｘ，Ｓｎ
Ｏｘ，ＰｂＯｘ，ＰＯｘ，ＰＮｘ，ＡｓＯｘ，Ｓｂ
Ｏｘ，ＳｅＯｘ，ＴｅＯｘなどの金属酸化物又は金属窒
化物でもよい。
珪素ＳｉＯｘ（ｘは原子比を示す）が特に有効である
が、ＬｉＯｘ，ＬｉＮｘ，ＮａＯｘ，ＫＯｘ，Ｒｂ
Ｏｘ，ＣｓＯｘ，ＢｅＯｘ，ＭｇＯｘ，ＭｇＮｘ，Ｃａ
Ｏｘ，ＣａＮｘ，ＳｒＯｘ，ＢａＯｘ，ＳｃＯｘ，ＹＯ
ｘ，ＹＮｘ，ＬａＯｘ，ＬａＮｘ，ＣｅＯｘ，Ｐｒ
Ｏｘ，ＮｄＯｘ，ＳｍＯｘ，ＥｕＯｘ，ＧｄＯｘ，Ｔｂ
Ｏｘ，ＤｙＯｘ，ＨｏＯｘ，ＥｒＯｘ，ＴｍＯｘ，Ｙｂ
Ｏｘ，ＬｕＯｘ，ＴｂＯｘ，ＤｙＯｘ，ＨｏＯｘ，Ｅｒ
Ｏｘ，ＴｍＯｘ，ＹｂＯｘ，ＬｕＯｘ，ＴｉＯ ｘ，Ｚｒ
Ｏｘ，ＺｒＮｘ，ＨｆＯｘ，ＨｆＮｘ，ＴｈＯｘ，ＶＯ
ｘ，ＶＮｘ，ＮｂＯｘ，ＮｂＮｘ，ＴａＯｘ，Ｔａ
Ｎｘ，ＣｒＯｘ，ＣｒＮｘ，ＭｏＯｘ，ＭｏＮｘ，ＷＯ
ｘ，ＷＮｘ，ＭｎＯｘ，ＲｅＯｘ，ＦｅＯｘ，Ｆｅ
Ｎｘ，ＲｕＯｘ，ＯｓＯｘ，ＣｏＯｘ，ＲｈＯｘ，Ｉｒ
Ｏｘ，ＮｉＯｘ，ＰｄＯｘ，ＰｔＯｘ，ＣｕＯｘ，Ｃｕ
Ｎｘ，ＡｇＯｘ，ＡｕＯｘ，ＺｎＯｘ，ＣｄＯｘ，Ｈｇ
Ｏｘ，ＢＯｘ，ＢＮｘ，ＡｌＯｘ，ＡｌＮｘ，Ｇａ
Ｏｘ，ＧａＮｘ，ＩｎＯ ｘ，ＳｉＮｘ，ＧｅＯｘ，Ｓｎ
Ｏｘ，ＰｂＯｘ，ＰＯｘ，ＰＮｘ，ＡｓＯｘ，Ｓｂ
Ｏｘ，ＳｅＯｘ，ＴｅＯｘなどの金属酸化物又は金属窒
化物でもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１６】
フロントページの続き (72)発明者 中馬 隆 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 根岸 伸安 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 岩崎 新吾 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 吉澤 淳志 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 山田 高士 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 柳沢 秀一 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 酒村 一到 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 オーミック電極上に形成された金属又は
半導体からなる電子供給層、前記電子供給層上に形成さ
れた絶縁体層及び前記絶縁体層上に形成された金属薄膜
電極からなり、前記電子供給層及び前記金属薄膜電極間
に電界を印加し電子を放出する電子放出素子であって、
前記電子供給層はシリサイド層を有することを特徴とす
る電子放出素子。 - 【請求項２】 前記シリサイド層は前記オーミック電極
と前記電子供給層との界面または前記絶縁体層と前記電
子供給層との界面または前記電子供給層の中間に設けら
れていることを特徴とする請求項１記載の電子放出素
子。 - 【請求項３】 前記電子供給層と前記シリサイド層とは
交互に複数積層されていることを特徴とする請求項１記
載の電子放出素子。 - 【請求項４】 前記シリサイド層は漸次拡大又は縮小し
た膜厚を有することを特徴とする請求項２記載の電子放
出素子。 - 【請求項５】 真空空間を挾み対向する一対の第１及び
第２基板と、 前記第１基板に設けられた複数の電子放出素子と、 前記第２基板内に設けられたコレクタ電極と、 前記コレクタ電極上に形成された蛍光体層と、からなる
電子放出表示装置であって、 前記電子放出素子の各々は、オーミック電極上に形成さ
れた金属又は半導体からなる電子供給層、前記電子供給
層上に形成された絶縁体層及び前記絶縁体層上に形成さ
れた金属薄膜電極からなり、前記電子供給層はシリサイ
ド層を有することを特徴とする電子放出表示装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9215134A JPH1167063A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 電子放出素子及びこれを用いた表示装置 |
| EP98114906A EP0896355B1 (en) | 1997-08-08 | 1998-08-07 | Electron emission device and display device using the same |
| US09/131,339 US20010040430A1 (en) | 1997-08-08 | 1998-08-07 | Electron emission device and display device using the same |
| US09/131,339 US6316873B1 (en) | 1997-08-08 | 1998-08-07 | Electron emission device and display device using the same |
| DE69805028T DE69805028T2 (de) | 1997-08-08 | 1998-08-07 | Elektronenemissionsvorrichtung und Anzeigevorrichtung unter Verwendung derselben |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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