KR100992263B1 - Manufacturing Method of Field Emitter for High Electron Emission Source and the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자방출 디스플레이를 구성하는 탄소 나노튜브를 이용한 필드 에미터에 관한 것으로, 특히 기판 상부에 탄소 나노튜브로 형성된 에미터의 전자방출 특성을 향상시키고, 물성을 단단하게 하기 위하여 탄소 나노 튜브 성장 조건에서 장시간 에미터를 성장시킴으로써 높은 전자방출 특성을 갖는 필드 에미터의 제조방법에 관한 것이다.Field of the Invention The present invention relates to field emitters using carbon nanotubes constituting an electron emission display. In particular, the present invention relates to growth of carbon nanotubes in order to improve electron emission characteristics of an emitter formed of carbon nanotubes on a substrate and to strengthen physical properties. The present invention relates to a method for producing a field emitter having high electron emission characteristics by growing an emitter for a long time under conditions.

탄소나노튜브, 필드 에미터 제조방법, 전자방출 특성 Carbon nanotubes, field emitter manufacturing method, electron emission characteristics

Description

높은 전자방출 특성을 갖는 필드 에미터의 제조방법{Manufacturing Method of Field Emitter for High Electron Emission Source and the Same}Manufacturing Method of Field Emitter for High Electron Emission Source and the Same}

본 발명은 전자방출 디스플레이를 구성하는 탄소 나노튜브를 이용한 필드 에미터에 관한 것으로, 특히 기판 상부에 탄소 나노튜브로 형성된 에미터의 전자방출 특성을 향상시키고, 물성을 단단하게 하기 위하여 탄소 나노 튜브 성장 조건에서 장시간 에미터를 성장시킴으로써 높은 전자방출 특성을 갖는 필드 에미터의 제조방법에 관한 것이다.Field of the Invention The present invention relates to field emitters using carbon nanotubes constituting an electron emission display. In particular, the present invention relates to growth of carbon nanotubes in order to improve electron emission characteristics of an emitter formed of carbon nanotubes on a substrate and to strengthen physical properties. The present invention relates to a method for producing a field emitter having high electron emission characteristics by growing an emitter for a long time under conditions.

일반적으로 필드 에미터는 전자방출 디스플레이(Field Emission Display : FED)를 구성하며, 전자방출원으로 사용되고 있다.In general, the field emitter constitutes a field emission display (FED) and is used as an electron emission source.

상기 전자방출 디스플레이는 진공 속에서의 전자 방출을 기초로 하고 있으며, 애노드 전극에 수천볼트의 전압을 가하고 게이트 전극에서 전자 방출부에 수십 볼트의 양(positive) 전압을 가함으로써 강한 전기장의 영향을 받은 상기 전자 방출부에서 전자가 방출된 후 형광체가 코팅된 애노드 전극에 충돌하여 상기 형광체를 발광시킴으로써 표시장치의 역할을 수행한다. 상기 FED는 우수한 밝기와 해상도, 그리고 얇고 가벼운 장점을 가지고 있어 차세대 평판 디스플레이로 많은 연구가 진행되고 있다.The electron-emitting display is based on electron emission in vacuum and is subjected to strong electric fields by applying a voltage of several thousand volts to the anode electrode and a positive voltage of several tens of volts to the electron emission portion of the gate electrode. After the electrons are emitted from the electron emission unit, the electrons emit light on the phosphors by colliding with the anode coated with the phosphors, thereby serving as a display device. The FED has excellent brightness, resolution, and thin and light advantages, so many researches are being conducted on next-generation flat panel displays.

최근 들어 상기 전자방출 디스플레이의 필드 에미터로 우수한 기계적 특성과 전기적 선택성 및 전자방출 특성을 갖는 탄소 나노튜브가 사용되고 있다. 상기 탄소 나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)는 탄소로 이루어진 탄소 동소체(carbon allotrope)로서, 하나의 탄소 원자가 다른 탄소 원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브형태를 이루고 있어 다양한 전기 전자 분야에서 응용되고 있다.Recently, carbon nanotubes having excellent mechanical properties, electrical selectivity, and electron emission properties have been used as field emitters of the electron emission display. The carbon nanotube (CNT) is a carbon allotrope made of carbon, and one carbon atom is combined with another carbon atom in a hexagonal honeycomb pattern to form a tube, which has been applied in various electric and electronic fields. .

그러나, 상기 전자방출 소자를 이용한 전자방출 디스플레이의 경우 원하는 위치에 나노튜브를 형성시키는 기술과 탄소 나노튜브를 수직으로 배열하는 기술의 미비로 인하여 화소간의 상호 간섭이 발생하고, 전자 방출 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 상기 전자방출 디스플레이의 초기개발 단계에 주로 이용된 전계효과 디스플레이(FED)용 에미터는 제작 공정 및 그 구조가 복잡한 문제점을 갖고 있었다.However, in the case of an electron emission display using the electron emission device, mutual interference between pixels occurs due to a lack of technology for forming nanotubes at a desired position and technology for arranging carbon nanotubes vertically, and the electron emission efficiency is lowered. There was this. The field effect display (FED) emitter mainly used in the initial development stage of the electron-emitting display had a complicated manufacturing process and its structure.

또한, 반도체 및 금속을 전자 방출부로 사용하기 위해서는 고가의 이온빔을 이용하여야 하기 때문에 전자방출 디스플레이에는 적용하기 불가능하다는 문제점도 있었다. In addition, in order to use a semiconductor and a metal as an electron emission unit, an expensive ion beam must be used, so there is a problem that it is impossible to apply to an electron emission display.

그러나, 최근에 다양한 형태로 탄소나노튜브를 이용한 필드 에미터의 제조방법을 이용하여 하부 기판 상부에 원하는 형태로 탄소나노튜브 에미터를 갖는 필 드 에미터를 제공하고 있다.However, recently, a field emitter having a carbon nanotube emitter in a desired shape is provided on a lower substrate by using a method of manufacturing a field emitter using carbon nanotubes in various forms.

그 한 실시예로서, 하부기판 상부에 캐소드 전극과 촉매 금속층을 형성하고, 상기 촉매 금속층 상부에 포토레지스트를 형성한 다음, 상기 형성된 포토레지스트 중 전자방출 소자를 형성하고자 하는 위치에 원하는 패턴을 형성하였다. 다음에 상기 패턴을 제거하여 전자방출 소자 형성홀을 형성하고, 상기 전자방출 소자 형성홀에 탄소나노튜브를 이용하여 에미터를 형성함으로써 탄소나노튜브를 이용한 필드 에미터를 제조하였다.As an example, a cathode and a catalyst metal layer are formed on the lower substrate, a photoresist is formed on the catalyst metal layer, and a desired pattern is formed at a position where an electron emission device is to be formed among the formed photoresist. . Next, the pattern was removed to form an electron-emitting device formation hole, and an emitter was formed in the electron-emitting device formation hole by using carbon nanotubes to prepare a field emitter using carbon nanotubes.

상기와 같은 방법으로 제조되는 필드 에미터를 구성하는 탄소나노튜브 에미터는 별다른 처리 없이 그대로 디스플레이 소자로 사용되고 있어 기존 탄소나노튜브가 갖는 전자방출 특성 이외의 향상된 전자방출 특성을 갖기 어렵다는 문제점이 있었다. Since the carbon nanotube emitter constituting the field emitter manufactured by the above method is used as a display device without any treatment, there is a problem that it is difficult to have improved electron emission characteristics other than the electron emission characteristics of the existing carbon nanotubes.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 탄소나노튜브를 이용하여 형성한 에미터를 성장시키는 일정한 조건에 장시간 노출시킴으로써 견고하고 전자방출 특성이 향상된 에미터를 갖는 필드 에미터를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a field emitter having a emitter that is robust and has improved electron emission characteristics by exposing it to a constant condition for a long time to grow an emitter formed using carbon nanotubes in order to solve the above problems. It is done.

또한, 일정한 성장 조건에서 장시간 노출시켜 성장한 탄소나노튜브 에미터들의 끝단이 뾰족하게 형성되도록 함으로써 그 에미터에서의 전자방출 특성을 향상시키는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, it is another object to improve the electron emission characteristics of the emitter by forming a sharp tip of the carbon nanotube emitters grown by exposure for a long time under constant growth conditions.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 탄소나노튜브 에미터를 갖는 필드 에미터의 제조방법에 있어서,플라즈마 반응로 내부의 압력을 0.1 내지 51 Torr로 유지한 상태에서 암모니아 기체를 주입하여 포립화하는 단계와; 상기 포립화 단계가 완료되면 상기 플라즈마 반응로의 압력을 15 내지 20 Torr로 상승시킨 후, 수소 기체를 주입하여 약 10 내지 20분간 기판을 소결하는 소결 단계; 상기 소결단계에 의해 기판이 소결되면 암모니아 기체와 아세틸렌 기체를 주입하여 5 내지 120분간 탄소나노튜브를 성장시키는 탄소나노튜브 성장단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 전자방출 특성을 갖는 필드 에미터의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the method for producing a field emitter having a carbon nanotube emitter, incorporating ammonia gas while maintaining the pressure inside the plasma reactor to 0.1 to 5 1 Torr Making a step; A sintering step of raising the pressure of the plasma reactor to 15 to 20 Torr when the incorporation step is completed, and then sintering the substrate by injecting hydrogen gas for about 10 to 20 minutes; When the substrate is sintered by the sintering step, a field emitter having a high electron emission characteristic is characterized by including a carbon nanotube growth step of growing carbon nanotubes by injecting ammonia gas and acetylene gas for 5 to 120 minutes. Provide a method.

본 발명은 탄소나노튜브를 이용하여 형성한 에미터를 성장시키는 일정한 조건에 장시간 노출시킴으로써 견고하고 전자방출 특성이 향상된 에미터를 갖는 필드 에미터를 제조할 수 있다.The present invention can produce a field emitter having a strong emitter with improved electron emission characteristics by long-term exposure to a constant condition for growing an emitter formed using carbon nanotubes.

또한, 일정한 성장 조건에서 장시간 노출시켜 성장한 탄소나노튜브 에미터들의 끝단이 뾰족하게 형성되도록 함으로써 그 에미터에서의 전자방출 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, the tip of the carbon nanotube emitters grown by prolonged exposure under constant growth conditions may be sharply formed to improve electron emission characteristics of the emitters.

본 발명에 따른 탄소 나노튜브를 이용한 에미터를 갖는 필드 에미터 제조방법을 설명하되 본원 발명의 기술적 구성을 명확히 하기 위해 기판 상부에 에미터만을 형성하는 공정을 설명하기로 한다.A method of manufacturing a field emitter having an emitter using carbon nanotubes according to the present invention will be described, but the process of forming only the emitter on the substrate will be described to clarify the technical configuration of the present invention.

먼저, 유리, 석영, 규소(실리콘 웨이퍼) 또는 알루미나(Al2O3)로 이루어진 기판 상부에 촉매 금속층을 진공 증착법을 이용하여 형성한다. 이때 상기 촉매 금속층은 니켈(Ni), 철(Fe) 또는 코발트(Co)와 같은 단일 금속이나, 코발트-니켈, 코발트-철, 니켈-철 또는 코발트-니켈-철이 합성된 합금을 사용하여 열증착(thermal evaporation)법, 스퍼터링(sputtering)법 또는 전자빔증착(electron beam evaporation)법, 화학기상 증착법 등을 이용하여 수 nm 내지 수백 nm 두께로 형성하며, 그 한 실시예로서 10 내지 100nm의 두께로 형성한다.First, a catalyst metal layer is formed on the substrate made of glass, quartz, silicon (silicon wafer) or alumina (Al 2 O 3 ) by vacuum deposition. In this case, the catalytic metal layer is thermally deposited using a single metal such as nickel (Ni), iron (Fe), or cobalt (Co), or an alloy obtained by synthesizing cobalt-nickel, cobalt-iron, nickel-iron, or cobalt-nickel-iron. (thermal evaporation), sputtering (sputtering) or electron beam evaporation (electron beam evaporation), chemical vapor deposition method using a thickness of several nm to several hundred nm, as an embodiment of the thickness of 10 to 100 nm do.

상기 촉매 금속층을 형성하는 방법으로는 상기와 같은 리프트 오프 방법뿐만 아니라 촉매 금속층을 기판 전면에 먼저 도포하고, 그 상부에 감광성 레지스트를 도포한 후, 노광시켜 원하는 패턴의 촉매 금속층을 형성하는 리소그라피(lithography) 방법을 사용할 수도 있다.As a method of forming the catalyst metal layer, as well as the lift-off method described above, a catalyst metal layer is first applied to the entire surface of the substrate, a photosensitive resist is applied on the substrate, and then exposed to form lithography for forming a catalyst metal layer of a desired pattern. Can also be used.

다음에, 상기 촉매 금속층 상부에 전자방출 소자인 탄소 나노튜브를 선택적으로 성장시키기 위하여 패턴을 갖는 감광성 레지스트층을 형성한다. 상기 감광성 레지스트층은 촉매 금속층이 형성된 하부기판 상부에 스핀코팅에 의해 형성한다. 이때 형성되는 감광성 레지스트는 스핀코팅의 속도를 조절하여 0.3 ~ 10㎛의 두께 를 갖도록 한다. 또한, 상기와 같은 두께로 형성된 감광성 레지스트는 100 ~ 250oC 의 온도로 소결한 후, UV와 마스크를 이용하여 필요한 형태의 패턴 노광 과정을 수행한 다음, 이를 현상하여 전자방출소자가 형성될 위치에 패턴에 의해 형성된 전자방출 소자 성장부를 형성한다. Next, a photosensitive resist layer having a pattern is formed on the catalyst metal layer to selectively grow carbon nanotubes, which are electron-emitting devices. The photosensitive resist layer is formed by spin coating on the lower substrate on which the catalyst metal layer is formed. At this time, the photosensitive resist is formed to have a thickness of 0.3 ~ 10㎛ by controlling the speed of the spin coating. In addition, the photosensitive resist formed to the thickness as described above is sintered at a temperature of 100 ~ 250 o C, after performing the pattern exposure process of the required form using a UV and a mask, and then developed to develop the position where the electron-emitting device is to be formed An electron emitting device growth portion formed by a pattern is formed in the substrate.

다음에, 상기 전자방출 소자 성장부 이외의 감광성 레지스트층과 촉매 금속층을 제거하거나, 감광성 레지스트만이 제거된 상태로 기판을 200 ~ 800 ℃에서 1 ~ 600분간 용융과정을 거쳐 처리하여 탄소나노튜브 성장을 위한 씨앗(Seed)을 형성한다. Next, carbon nanotube growth is performed by removing the photosensitive resist layer and the catalyst metal layer other than the electron emitting device growth unit, or treating the substrate through a melting process at 200 to 800 ° C. for 1 to 600 minutes with only the photosensitive resist removed. Form seeds for the sake.

다음에, 상기와 같이 씨앗이 형성된 기판 상부에 에미터로 탄소나노튜브를 성장시킨다.Next, carbon nanotubes are grown as emitters on the seed-formed substrate as described above.

상기 탄소 나노튜브는 씨앗이 형성된 기판을 플라즈마 반응로에 장착하여 어닐링(annealing)한 후, 메탄(CH4), 아세틸렌(C2H2), 에틸렌 (C2H4), 프로필렌(C2H6) 또는 프로판(C3H8)과 같은 탄화수소류 기체 및 암모니아(NH3) 또는 수소화물 기체인 질소 또는 수소함유 기체를 함께 공급하여 형성한다. The carbon nanotubes are annealed by mounting a seed-formed substrate in a plasma reactor, and then methane (CH 4 ), acetylene (C 2 H 2 ), ethylene (C 2 H 4 ), and propylene (C 2 H). 6 ) or a hydrocarbon gas such as propane (C 3 H 8 ) and a nitrogen or hydrogen containing gas which is ammonia (NH 3 ) or a hydride gas.

이때, 장시간 나노튜브를 성장시켜 원하는 내구성과 전자방출 특성을 향상시키기 위해서는 탄소나노튜브가 수직 성장이 되기 위한 니켈 촉매금속의 형성모양을 변형시키는 포립화(Granulation)단계, 소결(Sintering) 단계, 탄소나노튜브 성장 단계로 구분하여 연속적으로 실시한다.At this time, in order to grow the nanotubes for a long time to improve the desired durability and electron emission characteristics, the granulation step, the sintering step, carbon to modify the shape of the nickel catalyst metal for the carbon nanotubes to grow vertically Divided into nanotube growth stages and carried out continuously.

먼저, 상기 포립화 단계는 상기 플라즈마 반응로 내부의 압력을 0.1 내지 5Torr로 유지한 상태에서 암모니아 기체를 주입한후, 플라즈마 반응로의 애노드 전극에 100 내지 150W의 전력을 인가하여 1 내지 5분간 유지한다. 이때, 상기 기판의 온도는 250 내지 350℃로 유지한다. First, the incorporation step injects ammonia gas while maintaining the pressure inside the plasma reactor at 0.1 to 5 Torr, and then applies 100 to 150 W of power to the anode electrode of the plasma reactor for 1 to 5 minutes. do. At this time, the temperature of the substrate is maintained at 250 to 350 ℃.

다음에, 상기와 같이 포립화 단계가 완료되면 상기 플라즈마 반응로의 압력을 15 내지 20 Torr로 상승시킨 후, 수소 기체를 주입하여 약 10 내지 20분간 기판을 소결하는 소결 단계를 실시한다. 이때, 상기 기판의 온도는 550 내지 600℃로 유지한다.Next, when the incorporation step is completed as described above, the pressure of the plasma reactor is increased to 15 to 20 Torr, and then a sintering step of sintering the substrate by injecting hydrogen gas is performed for about 10 to 20 minutes. At this time, the temperature of the substrate is maintained at 550 to 600 ℃.

다음에, 상기 소결단계에 의해 기판이 소결되면 암모니아 기체와 아세틸렌 기체를 주입하여 5 내지 120 분간 탄소나노튜브를 성장시키는 탄소나노튜브 성장단계를 실시한다. 이때, 상기 기판의 온도는 550 내지 600℃로 유지하고, 플라즈마 반응로 내부의 압력은 소결단계보다 낮은 2 내지 2.8Torr로 유지하며, 플라즈마 반응로의 매쉬 전극에 200 내지 400V, 기판에는 -500 내지 -700V의 전압을 인가한다. 이때, 탄소나노튜브의 성장시간은 기판의 온도를 상온으로부터 서서히 증가시켜 원하는 온도에 도달한 시간부터 측정한다.Next, when the substrate is sintered by the sintering step, a carbon nanotube growth step of injecting ammonia gas and acetylene gas to grow carbon nanotubes for 5 to 120 minutes is performed. At this time, the temperature of the substrate is maintained at 550 to 600 ℃, the pressure inside the plasma reactor is maintained at 2 to 2.8 Torr lower than the sintering step, 200 to 400V on the mesh electrode of the plasma reactor, -500 to the substrate Apply a voltage of -700V. At this time, the growth time of the carbon nanotubes is measured from the time when the temperature of the substrate is gradually increased from room temperature to reach the desired temperature.

다음에, 도1 내지 도4는 상기 포립화 단계에서 플라즈마 반응로 내부의 압력 0.4Torr, 기판의 온도 300℃, 반응로의 애노드 전극에 120W RF 전력을 인가한 조건에서 암모니아 기체를 70sccm를 주입하여 3분간 포립하고, 소결단계에서, 플라즈마 반응로의 내부압력 20Torr, 기판의 온도 580℃로 유지한 상태에서 수소 기체를 75sccm 주입하여 15분간 소결한 다음에, 상기 성장단계에서 플라즈마 반응로의 내부 압력을 2Torr, 기판의 온도 580℃에서 암모니아 기체 60sccm와 아세틸렌 기체 40sccm를 주입하여 탄소나노튜브 에미터를 성장시킨 실시예를 나타낸 것이다.Next, FIGS. 1 to 4 show that 70 sccm of ammonia gas is injected under the condition that the pressure of 0.4 Torr in the plasma reactor, the substrate temperature of 300 ° C., and 120 W RF power are applied to the anode electrode of the reactor in the incorporation step. After 3 minutes of sintering, the internal pressure of the plasma reactor was sintered for 15 minutes by injecting 75 sccm of hydrogen gas while maintaining the internal pressure of 20 Torr and the substrate temperature of 580 ° C. in the sintering step. 2 Torr, an example in which a carbon nanotube emitter was grown by injecting 60 sccm of ammonia gas and 40 sccm of acetylene gas at a temperature of 580 ° C. of the substrate.

먼저, 도1의 (a) 내지 (f)는 상기 탄소나노튜브 성장단계에서 5분, 15분, 25분, 35분, 60분, 120분 동안 탄소나노튜브를 성장시켰을 경우, 기판 상부에 성장한 탄소나노튜브 에미터들을 나타낸 것으로, 시간이 경과함에 따라 크고 그 직경이 증가한 탄소나노튜브 에미터가 성장한 것을 알 수 있다.First, Figures 1 (a) to (f) is grown on the substrate when the carbon nanotubes are grown for 5 minutes, 15 minutes, 25 minutes, 35 minutes, 60 minutes, 120 minutes in the carbon nanotube growth step. As the carbon nanotube emitters are shown, it can be seen that carbon nanotube emitters having large diameters have grown over time.

상기 탄소나노튜브는 도2에 도시된 바와 같이, 성장시간이 증가할수록 탄소나노튜브 에미터의 크기도 증가하나, 60분을 기점으로 그 에미터의 크기는 감소하는 반면에, 도1의 (e)에 도시된 바와 같이 크기는 감소하는 반면에 에미터를 구성하는 각각의 탄소나노튜브들의 직경이 증가하여 내구성이 높은 탄소나노튜브를 얻을 수 있다.As shown in FIG. 2, as the growth time increases, the size of the carbon nanotube emitter increases, but the size of the emitter decreases after 60 minutes, As shown in), while the size is reduced, the diameters of the respective carbon nanotubes constituting the emitter are increased to obtain highly durable carbon nanotubes.

또한, 도3에 도시된 바와 같이 상기와 같은 탄소나노튜브의 성장시간의 증가에 따라 탄소나노튜브의 팁의 모양이 완만한 상태에서 뾰족한 상태로 변화되어 형성된다.In addition, as shown in FIG. 3, as the growth time of the carbon nanotubes increases, the shape of the tip of the carbon nanotubes is changed to a pointed state in a smooth state.

도4는 상기와 같이 성장한 탄소나노튜브를 에미터로 갖는 필드 에미터에 전원을 인가하여 방출되는 전자의 방출 특성을 나타낸 것으로, 탄소나노튜브의 성장시간이 증가할 수록 낮은 전기장에서도 높은 전류가 측정되었다. 이는 탄소나노튜브의 성장시간을 길게 할수록 탄소나노튜브의 전자방출 특성이 향상된다는 것을 나타내는 것이다. 다만, 탄소나노튜브의 성장시간이 60분을 기점으로 더 성장시키더라도 탄소나노튜브의 전자방출 특성은 큰 변화가 발생되지 않았다. Figure 4 shows the emission characteristics of electrons emitted by applying power to the field emitter having the carbon nanotubes grown as described above, the high current is measured even at low electric field as the growth time of the carbon nanotubes increases It became. This indicates that the longer the growth time of the carbon nanotubes, the better the electron emission characteristics of the carbon nanotubes. However, even if the growth time of the carbon nanotubes were further increased from 60 minutes, the electron emission characteristics of the carbon nanotubes did not change significantly.

상술한 바와 같이 본 발명은 필드 에미터를 구성하는 에미터로 탄소나노튜브를 장시간 동안 성장시킴으로써 전자방출 특성이 향상되고 견고한 에미터를 제조할 수 있다.As described above, the present invention can improve electron emission characteristics and manufacture a robust emitter by growing carbon nanotubes as an emitter constituting a field emitter for a long time.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 고안의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다. While the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is only for illustrating the invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications or equivalents from the detailed description of the invention. It will be appreciated that one embodiment is possible. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the claims.

도1의 (a) 내지 (f)는 본 발명에 따른 필드 에미터 제조방법에서 5분, 15분, 25분, 35분, 60분, 120분 동안 탄소나노튜브를 성장시킨 각각의 실시예를 나타낸 확대 사진.Figures 1 (a) to (f) shows the respective examples of growing carbon nanotubes for 5 minutes, 15 minutes, 25 minutes, 35 minutes, 60 minutes, 120 minutes in the field emitter manufacturing method according to the present invention In enlarged photo.

도2는 본 발명에 따른 필드 에미터 제조방법에서 탄소나노튜브의 성장시간과 탄소나노튜브의 크기의 상관관계를 나타낸 그래프.Figure 2 is a graph showing the correlation between the growth time of carbon nanotubes and the size of carbon nanotubes in the field emitter manufacturing method according to the present invention.

도3은 본 발명에 따른 필드 에미터 제조방법에서 탄소나노튜브의 성장시간에 따라 형성되는 탄소나노튜브의 팁모양을 나타낸 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing the tip shape of the carbon nanotubes formed according to the growth time of the carbon nanotubes in the field emitter manufacturing method according to the present invention.

도4는 본 발명에 따른 필드 에미터의 제조방법에 의해 5분, 15분, 25분, 35분, 60분, 120분 동안 성장시킨 탄소나노튜브를 에미터로 갖는 필드 에미터의 전자방출 특성을 비교한 그래프.Figure 4 is an electron emission characteristic of the field emitter having a carbon nanotube as an emitter grown for 5 minutes, 15 minutes, 25 minutes, 35 minutes, 60 minutes, 120 minutes by the method of manufacturing a field emitter according to the present invention Graphs.

Claims (8)

탄소나노튜브 에미터를 갖는 필드 에미터의 제조방법에 있어서,In the method for producing a field emitter having a carbon nanotube emitter, 플라즈마 반응로 내부의 압력을 0.1 내지 5 Torr로 유지한 상태에서 암모니아 기체를 주입한 후, 플라즈마 반응로의 애노드 전극에 100 내지 150W의 전력을 인가하여 1 내지 5분간 유지한 상태에서 상기 기판의 온도를 250 내지 350℃로 유지함으로써 니켈 촉매금속을 포립화하는 단계; After injecting ammonia gas while maintaining the pressure inside the plasma reactor at 0.1 to 5 Torr, the substrate temperature was maintained for 1 to 5 minutes by applying power of 100 to 150 W to the anode electrode of the plasma reactor. Forming the nickel catalyst metal by maintaining the temperature at 250 to 350 ° C; 상기 포립화 단계가 완료되면 상기 플라즈마 반응로의 압력을 15 내지 20 Torr로 상승시킨 후, 수소 기체를 주입하여 10 내지 20분간 기판을 소결하는 소결 단계; A sintering step of raising the pressure of the plasma reactor to 15 to 20 Torr when the incorporation step is completed, and then sintering the substrate for 10 to 20 minutes by injecting hydrogen gas; 상기 소결단계에 의해 기판이 소결되면 암모니아 기체와 아세틸렌 기체를 주입하여 5 내지 120분간 탄소나노튜브를 성장시키는 탄소나노튜브 성장단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 전자방출 특성을 갖는 필드 에미터의 제조방법.When the substrate is sintered by the sintering step, a field emitter having a high electron emission characteristic is characterized by including a carbon nanotube growth step of growing carbon nanotubes by injecting ammonia gas and acetylene gas for 5 to 120 minutes. Way. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소결단계에서 기판의 온도는 550 내지 600℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 높은 전자방출 특성을 갖는 필드 에미터의 제조방법.The method of manufacturing a field emitter having a high electron emission characteristic, characterized in that the temperature of the substrate in the sintering step is maintained at 550 to 600 ℃. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄소나노튜브 성장단계에서 기판의 온도는 550 내지 600℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 높은 전자방출 특성을 갖는 필드 에미터의 제조방법.The method of manufacturing a field emitter having high electron emission characteristics, characterized in that the temperature of the substrate in the carbon nanotube growth step is maintained at 550 to 600 ℃. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄소나노튜브 성장단계에서 플라즈마 반응로 내부의 압력을 2 내지 2.8 Torr로 유지하는 것을 특징으로 하는 높은 전자방출 특성을 갖는 필드 에미터의 제조방법.The method of manufacturing a field emitter having high electron emission characteristics, characterized in that the pressure inside the plasma reactor in the carbon nanotube growth step is maintained at 2 to 2.8 Torr. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄소나노튜브 성장단계에서, 플라즈마 반응로의 매쉬 전극에는 200 내지 400V의 DC 전압을 인가하고, 기판에는 -500 내지 -700V의 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 높은 전자방출 특성을 갖는 필드 에미터의 제조방법.In the carbon nanotube growth step, a field emitter having a high electron emission characteristic characterized in that the DC voltage of 200 to 400V is applied to the mesh electrode of the plasma reactor, and the voltage of -500 to -700V is applied to the substrate. Manufacturing method.
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