KR0144627B1 - Manufacturing method for diamond phase film containing transition metal - Google Patents

Manufacturing method for diamond phase film containing transition metal

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Abstract

천이금속-탄소의 합금 타겟을 이용한 천이금속 함유 다이아먼드상 박막 제조 방법이 기술되어 있다. 본 발명의 천이금속 다이아먼드상 박막 제조 방법은 진공조(10) 내에 회전 및 직선 운동이 가능한 타겟홀더(4)를 설치하는 단계와; 상기 타겟홀더에 천이금속-탄소의 합금 타겟(3)를 설치하는 단계와; 수소를 포함한 반응 가스를 상기 진공조(10) 내에 주입하는 단계와; 상기 펄스 레이저(1)를 작동하여 레이저 빔을 발생하는 단계와; 상기 레이저 빔을 광학계(2)를 통과시켜 상기 합금 타겟 상에 포커싱 하는 단계와; 상기 포커싱된 레이저 빔이 타겟에 충돌하여 플룸을 형성시키는 단계와; 상기 형성된 플룸의 일부가 기판(7)으로 향하여 기판(7) 상에서 급속히 응고되어 다이어먼드상 박막을 형성하는 단계로 구성되어 있다.A method for producing a transition metal-containing diamond-like thin film using an alloy target of transition metal-carbon is described. Method for producing a transition metal diamond-like thin film of the present invention comprises the steps of installing a target holder (4) capable of rotating and linear movement in the vacuum chamber (10); Installing an alloy target (3) of transition metal-carbon in the target holder; Injecting a reaction gas including hydrogen into the vacuum chamber (10); Operating the pulsed laser (1) to generate a laser beam; Focusing the laser beam on the alloy target through an optical system (2); The focused laser beam impinges on a target to form a plume; A part of the formed plume is rapidly solidified on the substrate 7 toward the substrate 7 to form a diamond-like thin film.

본 발명의 천이금속 다이아먼드상 박막 제조 방법에 따르면, 하부의 금속 음극과 박막층의 접착성이 견고히 유지되는 천이금속 함유 다이아먼드상 박막의 상온에서의 제조가 가능하다. 또한 진공 패킹시의 고온 공정하에서도 흑연화가 일어나지 않아 전자방출 특성의 열화가 방지되고, 천이금속의 함량 변화에 따라 다이아먼드상 박막의 저항조절이 용이하여 전자방출 특성을 조절하는 것이 가능하다.According to the method for producing a transition metal diamond-like thin film of the present invention, it is possible to manufacture the transition metal-containing diamond-like thin film in which the adhesion between the lower metal cathode and the thin film layer is firmly maintained. In addition, graphitization does not occur even at a high temperature during vacuum packing, and thus, deterioration of electron emission characteristics is prevented, and resistance of the diamond-like thin film can be easily controlled by changing the content of the transition metal, thereby controlling electron emission characteristics.

본 발명의 또다른 특징은 본 발명의 방법에 의해 제조된 다이아먼드상 박막을 도전성 기판 또는 천이금속 중의 하나의 금속 위해 사용하여 정계방출형 표시소자용 에미터의 제조에 응용이 가능하다.It is another feature of the present invention that the diamond-like thin film produced by the method of the present invention is used for one of the conductive substrate or the transition metal, and is applicable to the manufacture of the emitter for the field emission type display device.

Description

천이금속 함유 다이아먼드상 박막 제조 방법.Method for producing diamond-containing diamond-like thin film.

제1도는 본 발명의 천이금속 함유 다이아먼드상 박막 중착을 위한 펄스 레이저 중착 장치의 구성도.1 is a block diagram of a pulse laser deposition device for transition metal-containing diamond phase thin film deposition of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1:펄스레이저 2:광학계1: pulse laser 2: optical system

3:타겟 4:타겟 홀더3: target 4: target holder

5:플룸(plume) 6:반응 가스 주입부5: plum 6: reactive gas inlet

7:기판 8:기판 홀더7: Substrate 8: Substrate Holder

9:진공펌프 10:진공조9: vacuum pump 10: vacuum

본 발명은 다이아먼드상 박막 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 펄스 레이저와 천이금속을 이용하여 다이아먼드 박막과 하부음극층과의 접착성이 양호하고 전계방출형 표시소자 제조시의 고온 공정에서도 흑연화가 일어나지 않는 고온에서도 안정한 천이금속 함유 다이아먼드상 박막 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a diamond-like thin film manufacturing method, specifically, the adhesion between the diamond thin film and the lower cathode layer using a pulse laser and a transition metal is good and graphite at high temperature process in the field emission display device manufacturing The present invention relates to a method for producing a transition metal-containing diamond-like thin film that is stable even at a high temperature at which no frosting occurs.

다이아먼드상 탄소 박막은 낮은 전계하에서도 높은 전자 방출 특성을 나타내어 전계방출형 표시 소자용 에미터 재료로 사용하기에 적합하다. 이러한 다이어먼드상 탄소 박막을 얻기 위한 종래의 방법으로는 크게 화학기상중착법(CVD)과 물리기상중착법(PVD)이 있다. 화학기상중착법에서는 탄소를 함유한 메탄이나 에탄 등의 가스와 수소 가스 및 아르곤 가스 등의 혼합가스를 사용하며 이들 가스를 활성화시키거나 분해하기 위한 에너지원으로 주로 열필라멘트(Hot Fialment), 마이크로파 프라즈마 및 RF 플라즈마를 사용한다. 또한, 물리기상중착법에는 스퍼터링법과 레이저를 이용한 레이저 어블레이션 방법 등이 있다. 고주파(RF)나 직류(DC) 스퍼터링법은 흑연을 타겟으로 사용하며 방전 공간 내에 형성된 이온이 전계에 의해 가속되어 원자들과 충돌하여 운동량 교환에 의해 타겟 원자가 튀어나와 기상 상태의 탄소 원자를 형성하고, 이들이 기판에 응고되어 박막을 형성한다. 수소나 메탄 등을 함유한 반응가스를 첨가하는 경우에는 반응가스가 분해되어 다이아먼드상 탄소 박막에 혼입되고 수소 함유 다이아먼드상 박막이 형성된다. 이때, 수소 첨가의 효과는 흑연 결합에 대한 다이아먼드 결합 성분비를 증가시키고 다이아먼드상을 안정화시키는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 펄스레이저 중착법에서는 펄스레이저의 높은 에너지를 사용하여 타겟을 기화시켜 박막을 형성하게 된다.Diamond-like carbon thin films exhibit high electron emission characteristics even under low electric fields, and are suitable for use as emitter materials for field emission display devices. Conventional methods for obtaining such a diamond-like carbon thin film are largely chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (PVD). In chemical vapor deposition, gas such as carbon-containing methane or ethane, and mixed gas such as hydrogen gas and argon gas are used, and are mainly used for hot filament and microwave plasma as energy sources for activating or decomposing these gases. And RF plasma. In addition, physical vapor deposition includes a sputtering method and a laser ablation method using a laser. High frequency (RF) or direct current (DC) sputtering method uses graphite as a target, and the ions formed in the discharge space are accelerated by the electric field and collide with the atoms, and the target atoms pop out by the momentum exchange to form carbon atoms in the gaseous state. They solidify on the substrate to form a thin film. In the case of adding a reaction gas containing hydrogen, methane, or the like, the reaction gas is decomposed to be incorporated into the diamond-like carbon thin film to form a hydrogen-containing diamond-like thin film. At this time, the effect of hydrogenation is known to play a role of increasing the diamond bond component ratio to the graphite bond and to stabilize the diamond phase. In the pulse laser deposition method, a high energy of the pulse laser is used to vaporize a target to form a thin film.

그러나, 상기 종래 기술들은 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 열필라멘트 화학중착법이나 마이크로파 플라즈마화학중착법은 다른 어떤 제조 방법보다도 흑연 결합상에 대한 다이아먼드 결합상의 성분비가 높은 양질의 다이아먼드상 박막을 얻을 수 있는 반면에, 기판의 온도를 수 100-1000℃ 정도로 유지해야 하기 때문에 사용하는 기판재료가 유리와 같은 경우에는 사용이 불가능하며, 또한 고온 공정이므로 대규모 양산시에 공정시간 및 에너지 효율면에서 많은 문제점이 있다.However, the prior arts have the following problems. In other words, the hot filament chemical bonding method or the microwave plasma chemical bonding method can obtain a high quality diamond phase thin film having a higher component ratio of the diamond bonding phase to the graphite bonding phase than any other manufacturing method. Since the substrate material to be used is maintained at about -1000 ° C, such as glass, it cannot be used, and since it is a high temperature process, there are many problems in terms of process time and energy efficiency during mass production.

한편 RF 프라즈마 CVD법에 의해 상온에서 비정질상의 다이아먼드상의 탄소 박락을 제조하는 것이 가능하지만, 이 방법에 의해 제조된 박막은 높은 잔류응력으로 인하여 사용하는 기판에 따라서는 기판과 박막간에 박리가 일어나기 쉬운 문제점이 있다. 또한, RF 스퍼터링 방법에 의해서도 상온에서 다이아먼드상의 탄소 박막의 제조가 가능하지만 이 방법에 의해 제조된 박막은 RF 플라즈마 CVD 방법과 비교할 때 양질의 다이아먼드상 탄소 박막을 얻기가 어려운 문제점이 있다.On the other hand, although it is possible to produce amorphous diamond phase carbon depletion at room temperature by RF plasma CVD method, the thin film produced by this method is likely to peel off between the substrate and the thin film depending on the substrate used due to the high residual stress. There is a problem. In addition, it is possible to produce a diamond-like carbon thin film at room temperature by the RF sputtering method, but the thin film prepared by this method has a problem that it is difficult to obtain a high quality diamond-like carbon thin film compared to the RF plasma CVD method.

또한, 종래의 펄스 레이저 증착법은 상술한 종래의 다이아먼드상 탄소 박막 제조 방법에 비해 제조 방법이 간단하고 다이아먼드 결합 성분 비율이 높은 양질의 다이아먼드상 탄소 박막을 제조하는 것이 가능하나, 진공 패키징시의 고온 공정에서 흑연화가 일어나 전자 방출 특성이 열화되는 등의 고온 안정성에 문제가 있으며, 또한 기판과의 접착력이 충분하지 못하며, 전기적 특성 및 기계적 특성 제어를 위한 불순물의 농도 조절이 어렵기 때문에 전계 방출형 표시 소자의 제조에 응용하는 데에는 많은 난점이 있었다.In addition, the conventional pulsed laser deposition method can produce a high-quality diamond-like carbon thin film having a simpler manufacturing method and a higher ratio of diamond bonding components than the conventional diamond-like carbon thin film manufacturing method described above. It is problematic in high temperature stability such as graphitization and deterioration of electron emission characteristics in the high temperature process, and because of insufficient adhesion to the substrate and difficulty in controlling the concentration of impurities for controlling electrical and mechanical properties, There have been many difficulties in application to the manufacture of display devices.

또한, 다이아먼드 박막을 전계방출형 표시소자용 필드 에미터에 응용하기 위해서는일정한 형상의 전도성 박막이 중착된 기판위에 다이아먼드 박막을 중착해야 하는데, 특히 음극층과 다이아먼드 박막층과의 견고한 접착이 요구된다. 종래의 펄스 레이저 중착법에서는 흑연이나 루사이트(loucite)등을 타겟으로 하여 고진공 중에서 다이아몬드상 탄소 박막을 제조한다. 그러나, 이러한 펄스 레이저 중착법에 의해서는 상술한 음극층을 다이아먼드 박막층에 견고하게 접착하는 것이 불가능한 문제점이 있었다.In addition, in order to apply a diamond thin film to a field emitter for a field emission type display device, a diamond thin film must be deposited on a substrate on which a conductive thin film of a uniform shape is deposited. In particular, a strong adhesion between the cathode layer and the diamond thin film layer is required. do. In the conventional pulsed laser deposition method, a diamond-like carbon thin film is manufactured in high vacuum by targeting graphite, loucite, or the like. However, such a pulse laser deposition method has a problem that it is impossible to firmly adhere the above-described cathode layer to the diamond thin film layer.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 천이금속과 탄소의 합금 타겟을 사용하여 종래의 펄스 레이저 중착법에 의해 상온에서도 하부의 금속 음극과 박막층의 접착성이 견고히 유지되는 천이금속 함유 다이아먼드상 박막의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention, in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, by using a transition target metal and carbon alloy target by a conventional pulse laser deposition method, the transition metal containing the metal metal and the adhesion of the thin film layer is maintained firmly even at room temperature It is for providing a method for producing a diamond-like thin film.

또한, 본 발명의 또다른 목적은 진공 패킹시의 고온 공정하에서도 흑연화가 일어나지 않는 천이금속 함유 다이아먼드상 박막의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.Further, another object of the present invention is to provide a method for producing a transition metal-containing diamond-like thin film in which graphitization does not occur even at a high temperature during vacuum packing.

본 발명의 또다른 목적은 천이금속 함량 변화에 따라 다이아먼드상 박막의 저항조절이 용이하여 전자방출 특성을 조절하는 것이 가능한 천이금속 함유 다이아먼드상 박막의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a transition metal-containing diamond phase thin film which can easily control the electron emission characteristics by controlling the resistance of the diamond phase thin film according to the transition metal content change.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 본 발명의 방법에 의해 제조된 다이아먼드상 박막을 ITO(Indium Tin Oxide)등의 도전성 기판 또는 천이금속 중의 하나의 금속 위에 사용하여 전계방출형 표시소자용 에미터의 제조에 응용하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to use a diamond-like thin film manufactured by the method of the present invention on an electrically conductive substrate such as ITO (Indium Tin Oxide) or a metal of one of transition metals. It is for application to manufacture.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 천이금속 함유 다이아먼드상 박막 제조 방법은 진공조 내에 회전 및 직선 운동이 가능한 타겟 홀더를 설치하는 단계와; 상기 타겟홀더에 천이금속-탄소의 합금 타겟을 설치하는 단계와; 수소를 포함한 반응 가스를 상기 진공조 내에 주입하는 단계와; 상기 펄스 레이저를 작동하여 레이저 빔을 발생하는 단계와; 상기 레이저 빔을 광학계를 통과시켜 상기 합금 타겟 상에 포커싱하는 단계와; 상기 포커싱된 레이저 범이 타겟에 충돌하여 플룸을 형성시키는 단계와; 상기 형성된 플룸의 일부가 기판으로 향하여 기판 상에서 급속히 응고되어 다이어먼드상 박막을 형성하는 단계를 포함하여 천이금속이 함유된 아이아먼드상 박막을 제조하는 것을 특징으로 하고 있다.In order to achieve the above object, the method for producing a transition metal-containing diamond-like thin film of the present invention comprises the steps of installing a target holder capable of rotating and linear movement in a vacuum chamber; Installing an alloy target of transition metal-carbon in the target holder; Injecting a reaction gas containing hydrogen into the vacuum chamber; Operating the pulsed laser to generate a laser beam; Focusing the laser beam on the alloy target through an optical system; The focused laser beam impinges on a target to form a plume; Part of the formed plume is rapidly solidified on the substrate toward the substrate to form a diamond-like thin film comprising the step of forming a diamond-like thin film.

이하, 본 발명의 기술적 구성을 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 하겠다.Hereinafter, the technical configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도에는 종래의 펄스레이저를 이용한 본 발명의 천이금속 함유 다이아먼드상 박막을 제조하기 위한 증착 장치가 도시되어 있다. 진공조(10)의 대향 측벽에 타겟 홀더(4)와 기판 홀더(8)가 설치되어 있다. 타겟 홀더(4) 및 기판 홀더(8)는 회전 및 직선 운동이 가능하고, 각각 타겟(3)과 기판(7)이 부착된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 사용되는 티겟(3)은 천이금속-탄소의 합금 타겟이고 천이금속의 함량은 합금 타게트의 합금 조성 비율을 변화시키므로써 천이금속의 함유량이 서로 다른 다층 다이아먼드상 박막의 제조가 가능하다.1 shows a deposition apparatus for manufacturing a transition metal-containing diamond thin film of the present invention using a conventional pulsed laser. The target holder 4 and the substrate holder 8 are provided on opposite side walls of the vacuum chamber 10. The target holder 4 and the substrate holder 8 are rotatable and linear in movement, and the target 3 and the substrate 7 are attached, respectively. In a preferred embodiment of the present invention, the target 3 used is an alloy target of transition metal-carbon, and the content of the transition metal is a multilayer diamond phase having different transition metal contents by changing the alloy composition ratio of the alloy target. Thin film production is possible.

진공조(10)의 또다른 대향 측벽 중의 하나에는 그 측벽 외부에 고에너지 밀도의 펄스 레이저 빔을 발생시키는 펄스 레이저(1)가 설치되어 있다. 펄스 레이저(1)의 전방에는 펄스 레이저(1)에서 출력된 펄스 레이저 빔은 타겟(3)에 에너지를 전달하여 이온, 원자, 분자 및 전자의 혼합체인 풀룸을 형성시키기 위한 광학계(2)가 설치되어 있다.One of the opposing side walls of the vacuum chamber 10 is provided with a pulse laser 1 for generating a pulse laser beam of high energy density outside the side walls. In front of the pulse laser 1, an optical system 2 is installed to transfer a pulse laser beam output from the pulse laser 1 to a target 3 to form a full room, which is a mixture of ions, atoms, molecules, and electrons. It is.

한편, 진공조(10)의 내의 수소 함량을 조절하기 위한 반응 가스를 진공조(10) 내로 주입시키기 위해 진공조(10)의 한쪽 측벽에 반응 가스 주입부(6)가 설치된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 반응 가스는 수소 가스 또는 수소를 함유한 메탄이나 에탄 등의 혼합 가스가 사용된다. 본 발명의 특징 중의 하나는 수소를 함유한 가스의 유량을 주기적으로 변화시키면 기판(7)상에 형성되는 다이먼드상 박막의 수소 함유 조성 성분이 주기적으로 변화된 2층 이상의 다층 박막을 얻을 수 있다는 점이다. 즉, 진공조(10) 내의 수소 가스나 수소를 함유한 메탄이나 에탄 등의 가스 분압을 조절함으로써 수소 함유 가스의 유량의 조절이 가능하고 따라서 다이아먼드 박막 중의 수소의 함량 조절이 가능하다.On the other hand, the reaction gas injection unit 6 is provided on one sidewall of the vacuum chamber 10 to inject the reaction gas for adjusting the hydrogen content in the vacuum chamber 10 into the vacuum chamber 10. In a preferred embodiment of the present invention, the reaction gas is a hydrogen gas or a mixed gas such as methane or ethane containing hydrogen. One of the characteristics of the present invention is that by periodically changing the flow rate of the gas containing hydrogen, it is possible to obtain a multilayer thin film of two or more layers in which the hydrogen-containing composition of the diamond-like thin film formed on the substrate 7 is periodically changed. to be. That is, the flow rate of the hydrogen containing gas can be adjusted by adjusting the gas partial pressure of hydrogen gas, hydrogen containing methane, ethane, etc. in the vacuum chamber 10, and therefore the content of hydrogen in the diamond thin film can be adjusted.

펄스레이저(1)에서 출력된 레이저 빔은 광학계(2)를 통과하여 타겟(3)위에 포커싱된다. 포커싱된 레이저 빔은 타겟(3) 원자와 충돌하여 천이금속, 탄소, 수소의 원자, 분자, 이온 및 전자 등의 혼합케로 구성된 플룸(5)을 형성한다. 반응 가스의 일부는 플룸(5)에 혼입되고, 일부는 성막중인 다이아먼드상 박막에 흡착된다. 즉, 형성된 플룸(5)은 진공조(10)내의 반응 가스의 일부와 반응하면서 빠른 속도로 진공조(10) 내의 공간으로 퍼져나가고 플룸의 일부는 기판(7)쪽으로 향하여 기판(7)상에 증착된다.The laser beam output from the pulse laser 1 passes through the optical system 2 and is focused on the target 3. The focused laser beam collides with the target 3 atoms to form a plume 5 consisting of a mixture of atoms, molecules, ions and electrons of transition metals, carbon and hydrogen. Part of the reaction gas is mixed into the plume 5, and part of the reaction gas is adsorbed to the diamond-like thin film being formed. That is, the formed plume 5 spreads into the space in the vacuum chamber 10 at a high speed while reacting with a part of the reaction gas in the vacuum chamber 10, and a portion of the plume is directed toward the substrate 7 on the substrate 7. Is deposited.

본 발명에 있어서, 기판(7)에 형성된 다이아먼드상 박막은 그 원자의 구성비의 원자%는 다음의 식In the present invention, in the diamond-like thin film formed on the substrate 7, the atomic% of the composition ratio of the atoms is represented by the following equation.

Cx-Hy-Mz(C;탄소, H;수소, M;Cr,Mo,W,V,Nb,Ta,Ti,Zr,Hf 등의 천이금속중의 최소한 하나; 단, 60≤x≤100, 0≤y≤40, 0z≤40이고 x+y+z=100임)Cx-Hy-Mz (C; carbon, H; hydrogen, M; Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, at least one of transition metals, such as 60≤x≤100, 0≤y≤40, 0z≤40 and x + y + z = 100)

으로 표시된다. 상기 식에 나타나 있듯이 천이금속함유 다이아먼드상 박막의 구성원자비에서 탄소(C)sms 원자%로 최소한 60 원자%이상이 되어야 한다. 그 이유는 탄소(C) 이외의 원소인 수소(H) 또는 천이금속(M)의 구성비가 40 원자% 이상이 되면, 다이아먼드의 성질을 잃어버릴 가능성이 높기 때문이다. 한 실시예로서 수소가 40 원자% 이상이 되면 박막의 강조와 접착성이 현저히 떨어지고, 금속 성분이 너무 많아지면 박막의 성질이 금속에 가까워진다. 이때, 수소 또는 천이금속의 비율은 그 합이 40 원자% 이내에서 변화할 수 있다.Is displayed. As shown in the above formula, the carbon atoms of the transition metal-containing diamond-like thin film must be at least 60 atomic% in carbon (C) sms atomic%. The reason is that when the composition ratio of hydrogen (H) or transition metal (M), which is an element other than carbon (C), is 40 atomic% or more, the property of the diamond is likely to be lost. As an example, when hydrogen is 40 atom% or more, the emphasis and adhesion of the thin film are remarkably inferior, and when the metal component is too large, the properties of the thin film become closer to the metal. At this time, the ratio of hydrogen or transition metal may change within 40 atomic%.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 다이아먼드상 박막의 천이금속 및/또는 수소의 함유량이 서로 다른 다층 박막의 경우에도 다층 박막의 평균 원자 구성비는 상기 구성비를 나타내는 식이 적용된다.In a preferred embodiment of the present invention, even in the case of a multilayer thin film having different transition metals and / or hydrogen contents in the diamond-like thin film, an average atomic ratio of the multilayer thin film is applied.

본 발명에 따르면, 천이금속이 함유된 합금 타겟을 사용함으로써 기판 상에 형성되는 다이아먼드상 박막의 응력이 감소되고, 하부 음극층과의 접착력이 향상되며, 천이금속이 다이아먼드상 박막에 첨가됨으로써 박막의 저항 조절이 용이하여 전자 방출 특성을 조절하는 것이 가능하다. 또한, 상기 다이아먼드상 박막은 500℃ 정도의 고온 열처리를 한 후에도 기판과의 견고한 접착을 유지함은 물론 다이아먼드상의 흑연화가 억제되어 전자 방출 특성의 열화를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, by using an alloy target containing a transition metal, the stress of the diamond-like thin film formed on the substrate is reduced, the adhesion to the lower cathode layer is improved, and the transition metal is added to the diamond-like thin film. The resistance of the thin film can be easily adjusted to control electron emission characteristics. In addition, the diamond-like thin film may maintain the firm adhesion with the substrate even after the high temperature heat treatment at about 500 ° C., and also suppress the graphitization of the diamond to prevent deterioration of electron emission characteristics.

아울러, 본 발명의 방법에 의해 제조된 다이아먼드상 박막은 저가의 전계방출형 표시소자용 에미터의 제조에도 응용될 수 있다.In addition, the diamond-like thin film produced by the method of the present invention can be applied to the production of an emitter for a low-cost field emission display device.

이상, 본 발명의 기술 내용을 상세히 기술하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 발명 기술 분야의 당업자에 의해 여러 가지 변형 및 변경이 가해질 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 기술한 실시예 또는 도면에만 제한되지 않으며, 그 특허청구범위에 의해서만 제한된다.In the above, the technical content of this invention was described in detail. However, various modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the invention described above. Accordingly, the invention is not limited to only the above-described embodiments or drawings, but only by the claims.

Claims (8)

진공조(10) 내에 회전 및 직선 운동이 가능한 타겟홀더(4)를 설치하는 단계와; 상기 타겟홀더에 천이금속-탄소의 합금 타겟(3)를 설치하는 단계와; 수소를 포함하는 반응 가스를 상기 진공조(10) 내에 주입하는 단계와; 상기 펄스 레이저(1)를 작동하여 레이저 빔을 발생하는 단계와; 상기 레이저 빔을 광학계(2)를 통과시켜 상기 합금 타겟 상에 포커싱하는 단계와; 상기 포커싱된 레이저 빔이 타겟에 충돌하여 플룸(5)을 형성시키는 단계와; 상기 형성된 플룸의 일부가 기판(7)으로 향하여 기판 상에서 급속히 응고되어 다이어먼드상 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천이금속 함유 다이아먼트상 박막 제조 방법.Installing a target holder (4) capable of rotating and linear movement in the vacuum chamber (10); Installing an alloy target (3) of transition metal-carbon in the target holder; Injecting a reaction gas containing hydrogen into the vacuum chamber (10); Operating the pulsed laser (1) to generate a laser beam; Focusing the laser beam on the alloy target through an optical system (2); The focused laser beam impinges on a target to form a plume (5); And forming a diamond-like thin film by rapidly solidifying a portion of the formed plume toward the substrate (7) to form a diamond-like thin film. 제1항에 있어서, 상기 형성된 다이아먼드상 박막의 구성 원자비는 원자%로 식 Cx-Hy-Mz으로 주어지고, 상기 C는 탄소이고, 상기 H는 수소이고, 상기 M은 천이금속 중의 적어도 하나의 원소이고, 상기 x,y,z는 각각, 60≤x≤100, 0≤y≤40, 0z≤40 이고 x+y+z=100인 것을 특징으로 하는 천이금속 함유 다이아먼드상 박막 제조 방법.The method of claim 1, wherein the atomic ratio of the formed diamond-like thin film is given by the formula Cx-Hy-Mz in atomic%, wherein C is carbon, H is hydrogen, and M is at least one of transition metals. And x, y, and z are 60 ≦ x ≦ 100, 0 ≦ y ≦ 40, 0z ≦ 40, and x + y + z = 100, respectively. . 제1항에 있어서, 상기천이금속-탄소 합금 타겟은 천이금속과 탄소의 조성 성분비가 서로 다른 2이상의 천이금속-탄소의 합금 타겟을 사용하여 상기 형성된 다이아먼드상의 박막은 천이금속 조성비가 서로 다른 2층 이상의 다층 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 천이금속 함유 다이아먼드상 박막 제조 방법.According to claim 1, wherein the transition metal-carbon alloy target is a diamond-like thin film formed using two or more transition metal-carbon alloy targets having different compositional ratios of transition metals and carbon is 2 different transition metal composition ratios A method for producing a transition metal-containing diamond-like thin film, comprising a multilayer thin film of more than one layer. 제1항에 있어서, 상기 수소를 포함한 반응 가스의 유량을 주기적으로 변화시킴으로써 상기 형성된 다이아먼드상의 박막은 수소의 조성비가 주기적으로 변화된 2층 이상의 다층 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 천이금속 함유 다이아먼드상 박막 제조 방법.The diamond-like transition thin film according to claim 1, wherein the diamond-like thin film formed by periodically changing the flow rate of the reaction gas containing hydrogen comprises two or more multilayer thin films whose composition ratio of hydrogen is periodically changed. Dephase thin film manufacturing method. 제1항에 있어서, 상기 천이금속-탄소 합금 타겟은 천이금속과 탄소의 조성 성분비가 서로 다른 2이상의 천이금속-탄소의 합금 타겟을 사용하고, 동시에 상기 수소를 포함한 반응 가스의 유량을 주기적으로 변화시킴으로써 상기 형성된 다이아먼드상 박막은 천이금속 조성비가 서로 다르고 수소의 조성비가 주기적으로 변화된 2층 이상의 다층 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 천이금속 함유 다이아먼드상 박막 제조 방법.The method of claim 1, wherein the transition metal-carbon alloy target uses two or more transition metal-carbon alloy targets having different compositional ratios of the transition metal and carbon, and at the same time periodically changes the flow rate of the reaction gas containing hydrogen. Wherein the formed diamond-like thin film comprises two or more multi-layered thin films having different transition metal composition ratios and periodically changing hydrogen composition ratios. 제5항에 있어서, 상기 형성된 다이아먼드상 다층 박막의 평균 구성 원자비는 원자%로 식 Cx-Hy-Mz으로 주어지고, 상기 C는 탄소이고, 상기 H는 수소이고, 상기 M은 천이금속 중의 적어도 하나의 원소이고, 상기 x,y,z는 각각, 60≤x≤100, 0≤y≤40, 0z≤40이고 x+y+z=100인 것을 특징으로 하는 천이금속 함유 다이아먼드상 박막 제조 방법.The method according to claim 5, wherein the average constituent atomic ratio of the formed diamond-like multilayer thin film is given by the formula Cx-Hy-Mz in atomic%, wherein C is carbon, H is hydrogen, and M is a transition metal. At least one element, wherein x, y, and z are 60 ≦ x ≦ 100, 0 ≦ y ≦ 40, 0z ≦ 40, and x + y + z = 100, respectively. Manufacturing method. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 다이아먼드상 박막을 도전성 기판 위에 사용하여 제조된 전계방출형 에미터.A field emission emitter manufactured by using a diamond-like thin film produced by the method of any one of claims 2 to 6 on a conductive substrate. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 다이아먼드상 박막을 천이금속에 속하는 하나의 금속 위에 사용하여 제조된 전계방출형 에미터.A field emission emitter prepared by using a diamond-like thin film prepared by the method of any one of claims 2 to 6 on a metal belonging to a transition metal.
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