KR101208770B1 - Emitters having improved properties of electron emission and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자방출 특성이 향상된 에미터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 일례로 탄소나노튜브를 에미터로 성장시킨 후에 에미터에 수지를 코팅시키고 열처리함으로써 전자방출 특성이 향상된 에미터 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention relates to an emitter with improved electron emission characteristics and a method of manufacturing the same, and more particularly, after the carbon nanotubes are grown as an emitter, the emitter is coated with a resin and heat treated to improve the electron emission characteristics. And a method of manufacturing the same.
최근 전자소자에 나노물질을 적용하는 기술이 급속도로 개발되고 있으며, 특히 그 중에서도 탄소나노튜브를 전계방출소자(FED; Field Emission Device)에 적용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.Recently, technology for applying nanomaterials to electronic devices has been rapidly developed, and in particular, researches on applying carbon nanotubes to field emission devices (FED) have been actively conducted.
탄소나노튜브를 이용하여 전자방출소자를 제조하는 방법에는, 미국특허 제6232706호에 개시된 플라즈마 화학기상증착법(PECVD; Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition)과, 미국특허 제6239547호에 개시된 페이스트를 이용하는 방법등이 있다.Methods for manufacturing an electron-emitting device using carbon nanotubes include plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) disclosed in US Pat. No. 6,2706, and methods using pastes disclosed in US Pat. have.
상기 플라즈마 화학기상증착법은, 직류 또는 고주파 전계를 니켈촉매가 존재하는 반응기의 두 전극 사이에 인가하여 상기 반응기내의 아세틸렌 가스를 글로우(glow) 방전시킨 다음 플라즈마로 변형시켜 그 에너지로 전극상에 탄소나노튜브를 성장시키는 방법이다.In the plasma chemical vapor deposition method, a direct current or a high frequency electric field is applied between two electrodes of a reactor in which a nickel catalyst is present to glow discharge the acetylene gas in the reactor, and then transform it into plasma to form carbon nanoparticles on the electrodes. How to grow a tube.
종래의 플라즈마 화학기상증착법은, 탄소나노튜브의 성장이 500-600도 이상의 고온에서 이루어지기 때문에 기판의 온도를 높이기 위해서 유리기판 대신 실리콘 기판이나 고온용 수정유리기판을 사용해야 하므로 단가가 높아지는 단점이 있다. 또한, 종래의 플라즈마 화학기상증착법에 의해 형성된 탄소나노튜브는 전자방출원의 밀도가 너무 조밀하여 각 팁에 가해지는 전기장의 효과가 상쇄되는 문제점이 있다.The conventional plasma chemical vapor deposition method has a disadvantage in that the unit cost increases because carbon nanotube growth is performed at a high temperature of 500-600 degrees or higher, so that a silicon substrate or a quartz crystal substrate for high temperature is used instead of a glass substrate to increase the temperature of the substrate. . In addition, the carbon nanotubes formed by the conventional plasma chemical vapor deposition method has a problem that the density of the electron emission source is too dense to cancel the effect of the electric field applied to each tip.
또한, 종래의 플라즈마 화학기상증착법에 의해 형성된 탄소나노튜브는 성장과정에서 탄소나노튜브 주위에 형성된 불순물로 인하여 고전류방출시에 아킹(arcing)이 발생되기 쉬워 안정적이지 못하다는 문제점이 있다. 또한 탄소나노튜브 에미터가 무질서한 분지로 형성되고 결정화도와 결착도가 낮아 전자방출 특성을 향상시키는데 한계가 있었다. 이러한 문제점은 탄소나노튜브만이 아니라 탄소 나노와이어, 산화아연(Zinc Oxide) 나노와이어, 탄소 나노파이버(Carbon nanofiber), 그라파이트는 물론, 에칭 기술을 이용하여 뾰족하게 형성한 스핀팁(Spindt tip)과 같은 마이크로팁(Micro tip) 에미터 등의 돌출된 형태(Protrusion type)로 형성하는 다른 에미터들에서도 마찬가지로 현출되어 왔다. In addition, the carbon nanotubes formed by the conventional plasma chemical vapor deposition method, there is a problem that arcing (arcing) occurs during the high current discharge due to impurities formed around the carbon nanotubes during the growth process is not stable. In addition, the carbon nanotube emitter is formed as a disordered branch, and the degree of crystallinity and the degree of adhesion are low, which has limitations in improving electron emission characteristics. These problems are not only carbon nanotubes, but also carbon nanowires, zinc oxide nanowires, carbon nanofibers, graphite, as well as spindt tips formed by using etch technology. Similar emitters have been found in other emitters that form a protruding type, such as a micro tip emitter.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 탄소나노튜브 등으로 에미터를 성장시킨 후에 에미터에 수지를 코팅시키고 열처리함으로써 전자방출 특성이 향상된 에미터 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to provide an emitter with improved electron emission characteristics by coating the resin and heat treatment of the emitter after growing the emitter with carbon nanotubes and the like and its manufacturing method For that purpose.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 전자방출 특성이 향상된 에미터 제조방법은 에미터를 성장시키는 성장단계; 상기 성장단계에서 성장된 에미터를 수지로 코팅하는 코팅단계; 및 상기 수지 코팅된 에미터를 열처리하는 어닐링단계를 포함한다. In order to achieve the above technical problem, the emitter manufacturing method with improved electron emission characteristics according to an aspect of the present invention growth step of growing the emitter; A coating step of coating the emitter grown in the growth step with a resin; And an annealing step of heat treating the resin coated emitter.
또한, 상기 코팅단계에서는, 스핀 코팅기술을 이용하여 상기 에미터와 에미터 기판(emitter substrate)을 수지로 코팅하는 것을 특징으로 한다.In the coating step, the emitter and the emitter substrate are coated with a resin by using a spin coating technique.
또한, 상기 어닐링단계에서는, 상기 코팅된 에미터의 결정화도를 증가시키고 에미터 기판의 불순물을 제거하여 아킹(arcing)을 방지하도록 600-1000℃ 온도에서 열처리가 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the annealing step, heat treatment is performed at a temperature of 600-1000 ° C. to increase the crystallinity of the coated emitter and to remove arcing of the emitter substrate to prevent arcing.
또한, 상기 수지는 포토-레지스트(PR: photo-resist)이거나 탄소성분을 포함한 유기화합물인 것을 특징으로 한다.The resin may be a photo-resist (PR) or an organic compound including a carbon component.
본 발명에서는, 탄소나노튜브 에미터를 성장시킨 후에 에미터에 수지를 코팅시키고 열처리함으로써 에미터의 결착력과 결정화도를 증가시켜 전자방출 특성을 향상시킬 수 있다.In the present invention, after the growth of the carbon nanotube emitter by coating the resin on the emitter and heat treatment can increase the binding force and crystallinity of the emitter to improve the electron emission characteristics.
그리고 에미터 기판을 수지로 코팅하여 주위의 불순물을 제거함으로써 고전류 방출시에 아킹(arcing)을 방지하고 안정성을 높일 수 있다.The emitter substrate is coated with a resin to remove surrounding impurities, thereby preventing arcing during high current discharge and increasing stability.
또한, 고전류 방출시에 아킹(arcing)을 방지함으로써 전자방출 특성이 향상된 에미터를 제조할 수 있다.In addition, an emitter having improved electron emission characteristics may be manufactured by preventing arcing during high current emission.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출 특성이 향상된 탄소나노튜브 에미터 제조과정을 나타내는 도면이다.
도 2는 수지코팅 및 열처리 이전과 이후의 탄소나노튜브(CNT) 에미터 어레이와 기판을 나타내는 도면이다.
도 3은 수지코팅 및 열처리 이전과 이후의 전자방출 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 수지코팅 및 열처리 이전과 이후의 탄소나노튜브(CNT) 에미터의 라만 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 5는 수지코팅 및 열처리 이후 탄소나노튜브 에미터의 고전류 방출에서의 장시간 안정성을 나타내는 그래프이다.1 is a view showing a process for manufacturing a carbon nanotube emitter with improved electron emission characteristics according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a carbon nanotube (CNT) emitter array and a substrate before and after resin coating and heat treatment.
3 is a graph showing electron emission characteristics before and after resin coating and heat treatment.
4 is a graph showing Raman spectra of carbon nanotube (CNT) emitters before and after resin coating and heat treatment.
5 is a graph showing long-term stability at high current emission of carbon nanotube emitter after resin coating and heat treatment.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.The foregoing and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: There will be. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전자방출 특성이 향상된 에미터 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the method of manufacturing an emitter with improved electron emission characteristics according to the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출 특성이 향상된 탄소나노튜브 에미터 제조과정을 나타내는 도면이다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예로서 탄소나노튜브를 에미터로 제조하는 방법이 제시되고 있으나, 본 발명은 전자방출원으로 이용할 수 있는 돌출된 형태(Protrusion type)의 모든 에미터에 적용 가능하다. 예를 들어, 탄소나노튜브만이 아니라 탄소 나노와이어, 산화아연(Zinc Oxide) 나노와이어, 탄소 나노파이버(Carbon nanofiber), 그라파이트, 나노그래핀은 물론, 에칭 기술을 이용하여 뾰족하게 형성한 스핀팁(Spindt tip)과 같은 마이크로팁(Micro tip) 에미터 등에도 적용할 수 있다.1 is a view showing a process for manufacturing a carbon nanotube emitter with improved electron emission characteristics according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing a carbon nanotube as an emitter is provided as an embodiment of the present invention, but the present invention is applicable to all emitters of a protruding type that can be used as an electron emission source. For example, not only carbon nanotubes, but also carbon nanowires, zinc oxide nanowires, carbon nanofibers, graphite, nanographene, as well as spin tips that are sharply formed using etching techniques. It can also be applied to micro tip emitters such as (Spindt tip).
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출 특성이 향상된 탄소나노튜브 에미터 제조방법은 성장단계(S100), 코팅단계(S200) 및 어닐링단계(S300)를 포함한다.The carbon nanotube emitter manufacturing method with improved electron emission characteristics according to the exemplary embodiment shown in FIG. 1 includes a growth step (S100), a coating step (S200), and an annealing step (S300).
성장단계(S100)에서는 플라즈마 화학기상증착(PE-CVD: plasma enhanced chemical vapor deposition)을 이용하는 랩(RAP:resist-assisted patterning)공정에 의해 탄소나노튜브(CNT: Carbon NanoTube) 에미터가 성장된다.In the growth step S100, a carbon nanotube (CNT) emitter is grown by a resist-assisted patterning (RAP) process using plasma enhanced chemical vapor deposition (PE-CVD).
이때, 아세틸렌(C2H2) 및 암모니아(NH3)가 40:60 비율로 혼합된 상태에서 800℃ 온도로 2.0 토르(Torr) 기압하에서 상기 탄소나노튜브(CNT)가 성장되는 것이 바람직하며. 이를 통해 점(dot. CNT 성장 포인트)의 직경 3㎛, 각 CNT 성장 포인트 중심 사이의 이격거리(island pitch) 15㎛의 탄소나노튜브 에미터 어레이를 형성한다.In this case, the carbon nanotubes (CNT) are preferably grown under a 2.0 Torr atmosphere at 800 ° C. in a state where acetylene (C 2 H 2 ) and ammonia (NH 3 ) are mixed at a 40:60 ratio. This forms a carbon nanotube emitter array having a diameter of 3 μm of dots (dot CNT growth point) and an island pitch of 15 μm between the centers of each CNT growth point.
코팅단계(S200)에서는 성장단계(S100)에서 성장된 탄소나노튜브(CNT)를 수지(Resin)로 코팅한다.In the coating step (S200), the carbon nanotubes (CNT) grown in the growth step (S100) are coated with a resin.
이때, 본 발명의 상기 실시예에서는 수지(resin)로 설명하였으나, 포토-레지스트(PR: photo-resist)이거나 탄소성분을 포함한 유기화합물이 사용될 수 있다. 일 예로, 표 1과 같은 성분을 포함할 수 있다.In this case, the embodiment of the present invention has been described as a resin, but an organic compound including a photo-resist (PR) or a carbon component may be used. For example, it may include a component as shown in Table 1.
또한, 스핀 코팅기술(spin coating technique)을 이용하여 상기 탄소나노튜브의 에미터 기판(emitter substrate)을 수지로 코팅하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to coat the emitter substrate of the carbon nanotubes with a resin by using a spin coating technique.
이때, 코팅은 일반적인 리소 그래피에서의 포토-레지스트 코팅과 유사한 조건으로 이루어지는데, 본 실시예에서는, RPM 3000에서 30초간 유지하여 약 1-2μm두께로 수지층을 형성하는 것이 바람직하다.At this time, the coating is made under similar conditions to photo-resist coating in general lithography. In this embodiment, it is preferable to form a resin layer with a thickness of about 1-2 μm by maintaining at RPM 3000 for 30 seconds.
고전류 방출시 탄소나노튜브가 소산하는(evaporating) 것을 방지하기 위해서는 기판과 탄소나노튜브 사이의 접촉면(interface)이 매우 중요한데, 이와 같은 수지(Resin) 코팅을 통해 탄소나노튜브(CNT)와 에미터기판(emitter substrate) 사이의 접착력이 강화된다. 그리고 고전류 방출시에 탄소나노튜브(CNT) 에미터 기판 표면에 있는 아킹소스(arcing source)를 제거할 수 있다.In order to prevent the evaporation of carbon nanotubes at high current emission, the interface between the substrate and the carbon nanotubes is very important. The resin coating enables the carbon nanotubes and emitter substrates. The adhesion between the emitter substrates is enhanced. The arcing source on the surface of the carbon nanotube (CNT) emitter substrate can be removed at high current emission.
어닐링단계(S300)에서는, 수지(Resin) 코팅된 탄소나노튜브(CNT) 에미터와 기판이 열처리된다.In the annealing step (S300), the resin coated carbon nanotube (CNT) emitter and the substrate are heat treated.
이때, 상기 탄소나노튜브(CNT) 에미터의 결정화도를 증가시키고 에미터와 기판의 결합력을 증가시키며, 에미터 기판(emitter substrate)의 불순물을 제거하여 아킹(arcing)을 방지하도록 아르곤 가스 분위기에서 3밀리(milli)토르(Torr) 기압과 600-1000℃ 온도로 1시간 동안 열처리가 이루어지는 것이 바람직하고, 그 가운데에서도 800℃ 온도로 열처리하는 것이 가장 바람직하다.At this time, the crystallinity of the carbon nanotube (CNT) emitter is increased, and the bonding force between the emitter and the substrate is increased, and in the argon gas atmosphere to prevent arcing by removing impurities from the emitter substrate. The heat treatment is preferably carried out at a milliTorr pressure and 600-1000 ° C. for 1 hour, and most preferably, at 800 ° C.
이와 같은 열처리를 통해, 코팅된 수지는 그래파이트로 성상이 변화하여 탄소나노튜브의 벽과 뿌리 부분에 강력히 고착된다. 그리고 이러한 수지코팅과 열처리를 거친 후, 기판 위에 형성된 그래파이트 층에 의하여 기판과 탄소나노튜브 사이의 접착력이 더욱 향상된다. Through such a heat treatment, the coated resin is strongly changed on the walls and roots of the carbon nanotubes by changing the properties of graphite. After the resin coating and heat treatment, the adhesion between the substrate and the carbon nanotubes is further improved by the graphite layer formed on the substrate.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 실험결과를 설명하는데, 도 2는 수지코팅 이전과 이후의 탄소나노튜브(CNT) 에미터 어레이와 기판을 나타내는 도면이고, 도 3은 수지코팅 이전 및 이후의 전자방출 특성을 나타내는 그래프이며, 도 4는 수지코팅 이전과 이후의 탄소나노튜브(CNT) 에미터의 라만 스펙트럼을 나타내는 그래프이고, 도 5는 수지코팅 이후 탄소나노튜브 에미터의 고전류 방출에서의 장시간 안정성을 나타내는 그래프이다.Hereinafter, the experimental results according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. 2 is a view showing a carbon nanotube (CNT) emitter array and a substrate before and after resin coating. Figure 3 is a graph showing the electron emission characteristics before and after the resin coating, Figure 4 is a graph showing the Raman spectrum of the carbon nanotube (CNT) emitter before and after the resin coating, Figure 5 is a carbon nano after the resin coating A graph showing long term stability at high current emission of tube emitters.
도 2를 참조하면, 도 2의 (a)는 수지코팅 이전의 탄소나노튜브(CNT) 에미터 어레이(emitter array)와 기판을 나타내고, (b)는 (a)에 도시된 에미터와 기판의 확대 이미지를 나타내며, (c)는 수지코팅 이후의 탄소나노튜브(CNT) 에미터 어레이(emitter array)와 기판을 나타내고, (d)는 (c)에 도시된 에미터와 기판의 확대 이미지를 나타낸다.Referring to FIG. 2, FIG. 2 (a) shows a carbon nanotube (CNT) emitter array and a substrate before resin coating, and (b) shows the emitter and substrate shown in (a). (C) shows the carbon nanotube (CNT) emitter array and the substrate after the resin coating, and (d) shows the enlarged image of the emitter and the substrate shown in (c). .
도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 수지코팅 이전에는 탄소나노튜브 에미터 어레이(emitter array) 주변에 많은 불순물이 보이고 여러 개의 탄소나노튜브들이 무질서하게 분지(分枝)되어 있는 것이 보이지만, 도 2의 (c), (d)를 참조하면, 수지코팅 이후에는 이러한 불순물들이 제거되고 탄소나노튜브들도 하나로 결합되었다는 것을 알 수 있다.Referring to (a) and (b) of FIG. 2, before the resin coating, many impurities are seen around the carbon nanotube emitter array, and several carbon nanotubes are randomly branched. 2, (c) and (d), it can be seen that after the resin coating, these impurities were removed and the carbon nanotubes were also bonded together.
즉, 불순물을 제거하여 아킹(arcing)을 방지함으로써 탄소나노튜브 에미터 어레이(emitter array)가 고전류방출에서 더욱 안정적으로 유지될 수 있다. 또한 수지코팅 후에 직경 3㎛의 한 점 위에 형성된 탄소나노튜브들이 서로 결착되어 하나의 단일한 에미터를 형성함으로써 감소된 필드 스크리닝(field screening) 영역을 갖게 됨을 알 수 있다.That is, by removing impurities to prevent arcing, the carbon nanotube emitter array can be more stably maintained at high current emission. In addition, it can be seen that carbon nanotubes formed on a point having a diameter of 3 μm after the resin coating bind to each other to form a single emitter, thereby having a reduced field screening area.
도 3을 참조하면, 수지코팅 이전의 탄소나노튜브(CNT) 에미터 어레이(emitter array)의 전자 방출 전류 밀도는 8.0V/μm 에서 1.9 mA/cm2 이지만, 수지코팅 이후의 탄소나노튜브(CNT) 에미터 어레이(emitter array)의 전자 방출 전류 밀도는 8.0V/μm 에서 20.2 mA/cm2 이다. 이 때, 탄소나노튜브 에미터 어레이의 방출 전류는 1×10-7 Torr의 압력하에서 DC 모드로 다이오드 타입의 전자방출 측정 장치를 가지고 측정되었으며, 애노드 전극과 캐소드 전극 사이의 거리는 300㎛으로 고정되었다.Referring to FIG. 3, the electron emission current density of the carbon nanotube (CNT) emitter array before the resin coating is 1.9 mA / cm 2 at 8.0 V / μm, but the carbon nanotubes (CNT) after the resin coating are coated. The electron emission current density of the emitter array is 20.2 mA / cm 2 at 8.0 V / μm. At this time, the emission current of the carbon nanotube emitter array was measured with a diode-type electron emission measuring device in DC mode under a pressure of 1 × 10 −7 Torr, and the distance between the anode electrode and the cathode electrode was fixed at 300 μm. .
이 실험 결과를 통해, 수지코팅 이후에 전자 방출 전류 밀도가 수지코팅 이전보다 10배 향상된다는 것을 알 수 있다.The experimental results show that after the resin coating, the electron emission current density is 10 times higher than before the resin coating.
도 4를 참조하면, 수지코팅 이전의 탄소나노튜브(CNT) 에미터(emitter)의 라만 스펙트럼은 1375cm-1 및 1578cm-1 2군데에서 피크를 나타내며, 이러한 피크들은 탄소망과 그래파이트의 무질서에 기인된 것이다.4, the Raman spectrum of the carbon nanotube before the resin-coated tube (CNT) emitter (emitter) shows a peak at 1375cm -1 and 1578cm -1 2 locations, these peaks are caused by the disorder of the desired carbon and graphite It is.
수지코팅 이후에, 그래파이트의 피크 위치는 1578cm-1로부터 1591cm-1로 약간 변경되었고, 무질서한 탄소 피크에 대한 그래파이트 피크의 밀도 비율(IG/ID)이 증가되었다. 이것은 탄소나노튜브의 결정화도가 증가된 것을 의미하며, 이러한 결정화도의 증가는 전자 방출특성을 향상시키는 데에 효과적임을 보여주고 있다.After the resin coating, the peak position of the graphite was slightly changed from 1578 cm −1 to 1591 cm −1 , and the density ratio (I G / I D ) of the graphite peak to the disordered carbon peak was increased. This means that the crystallinity of carbon nanotubes is increased, and this increase in crystallinity is effective to improve electron emission characteristics.
또한 도 5에 나타난 바와 같이, 수지 코팅 및 열처리 이후 탄소나노튜브 에미터는 고전류 방출(0.12mA) 에서도 25시간 이상의 장시간에 걸쳐서도 변동없이 안정된 전류방출을 유지함을 보여주고 있다.In addition, as shown in Figure 5, the carbon nanotube emitter after the resin coating and heat treatment has been shown to maintain a stable current emission without change even for a long time over 25 hours even in high current emission (0.12mA).
본 발명의 일 실시예에서는 에이지 이엠 코리아(주)에서 제작된 AZ HKT 501 (15cp) 제품의 수지가 사용된다.In one embodiment of the present invention, a resin of AZ HKT 501 (15cp) product manufactured by AGE EM Korea Co., Ltd. is used.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서는 탄소나노튜브 페이스트를 이용한 프린팅 타입의 에미터 기판을 수지로 코팅하는 코팅단계 및 상기 코팅단계에서 수지로 코팅된 탄소나노튜브를 열처리하는 어닐링단계를 포함할 수도 있다.On the other hand, another embodiment of the present invention may include a coating step of coating the emitter substrate of the printing type using a carbon nanotube paste with a resin and an annealing step of heat-treating the carbon nanotubes coated with a resin in the coating step. .
상기 실시예에서는 탄소나노튜브의 에미터 기판이 성장되어 이루어진 것이 아니라 프린팅 타입으로 이루어진다는 점을 제외하고는 앞서 설명된 실시예와 동일하므로 코팅단계 및 어닐링단계에 대한 상세한 설명은 생략한다.The embodiment is the same as the above-described embodiment except that the emitter substrate of the carbon nanotubes is not made of a growth type, but a printing type, and thus the detailed description of the coating step and the annealing step will be omitted.
S100 : 성장단계
S200 : 코팅단계
S300 : 어닐링단계S100: Growth stage
S200: Coating Step
S300: annealing step
Claims (18)
상기 성장단계에서 성장된 에미터를 수지로 코팅하는 코팅단계; 및
상기 수지 코팅된 에미터를 열처리하는 어닐링단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터 제조방법.Growing the emitter on the substrate;
A coating step of coating the emitter grown in the growth step with a resin; And
And an annealing step of heat-treating the resin coated emitter.
상기 에미터는 탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는 에미터 제조방법.The method of claim 1,
The emitter is an emitter manufacturing method characterized in that the carbon nanotubes.
상기 에미터는 탄소나노튜브 페이스트를 이용한 프린팅 타입의 탄소나노튜브 에미터인 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터 제조방법.The method of claim 2,
The emitter is a method of manufacturing an emitter with improved electron emission characteristics, characterized in that the carbon nanotube emitter of the printing type using a carbon nanotube paste.
상기 성장단계에서는,
상기 탄소나노튜브가 플라즈마 화학기상증착(PE-CVD: plasma enhanced chemical vapor deposition)을 이용하는 랩(RAP:resist-assisted patterning)공정에 의해 성장되는 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터 제조방법.The method of claim 2,
In the growth stage,
And the carbon nanotubes are grown by a resist-assisted patterning (RAP) process using plasma enhanced chemical vapor deposition (PE-CVD).
상기 성장단계에서는,
아세틸렌(C2H2) 및 암모니아(NH3)가 40:60 비율로 혼합된 상태에서 800℃ 온도로 2.0 토르(Torr) 기압하에서 상기 탄소나노튜브가 성장되는 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터 제조방법.5. The method of claim 4,
In the growth stage,
The carbon nanotubes are characterized in that the carbon nanotubes are grown under a 2.0 Torr atmosphere at 800 ° C. in a state where acetylene (C 2 H 2 ) and ammonia (NH 3 ) are mixed at a 40:60 ratio. Emitter manufacturing method.
상기 탄소나노튜브는 성장 포인트의 직경 3㎛, 각 성장 포인트 중심 사이의 이격거리(island pitch) 15㎛의 탄소나노튜브 에미터 어레이로 형성된 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터 제조방법.The method of claim 5,
The carbon nanotubes are improved emitter characteristics, characterized in that formed in the carbon nanotube emitter array of the diameter of the growth point of 3㎛, each growth point (island pitch) 15㎛.
상기 코팅단계에서는,
스핀 코팅기술을 이용하여 상기 에미터 기판(emitter substrate)을 수지로 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터 제조방법.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
In the coating step,
The method of claim 1, further comprising coating the emitter substrate with a resin using a spin coating technique.
상기 수지는 포토-레지스트(PR: photo-resist)이거나 탄소성분을 포함한 유기화합물인 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터 제조방법.The method of claim 7, wherein
The resin is a photo-resist (PR: photo-resist) or an emitter manufacturing method with improved electron emission characteristics, characterized in that the organic compound containing a carbon component.
상기 어닐링단계에서는,
상기 에미터와 기판을 아르곤 가스 분위기에서 3밀리(milli) 토르(Torr) 기압과 600-1000℃ 온도에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터 제조방법.9. The method of claim 8,
In the annealing step,
The emitter and the method of manufacturing an emitter with improved electron emission characteristics, characterized in that the heat treatment at 3 to mill (Torr) atmospheric pressure and 600-1000 ℃ temperature in an argon gas atmosphere.
상기 에미터는 탄소나노와이어, 산화아연(Zinc oxide) 나노와이어, 탄소나노파이버, 나노그래핀, 에칭에 의한 마이크로팁 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터 제조방법.The method of claim 1,
The emitter is a method of manufacturing an emitter with improved electron emission characteristics, characterized in that formed of any one of carbon nanowires, zinc oxide nanowires, carbon nanofibers, nanographene, micro tips by etching.
상기 코팅단계에서는,
스핀 코팅기술을 이용하여 상기 에미터 기판(emitter substrate)을 수지로 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터 제조방법.The method of claim 10,
In the coating step,
The method of claim 1, further comprising coating the emitter substrate with a resin using a spin coating technique.
상기 수지는 포토-레지스트(PR: photo-resist)이거나 탄소성분을 포함한 유기화합물인 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터 제조방법.The method of claim 11,
The resin is a photo-resist (PR: photo-resist) or an emitter manufacturing method with improved electron emission characteristics, characterized in that the organic compound containing a carbon component.
상기 어닐링단계에서는,
상기 에미터와 기판을 아르곤 가스 분위기에서 3밀리(milli) 토르(Torr) 기압과 600-1000℃ 온도에서 1시간 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터 제조방법.The method according to any one of claims 10 to 12,
In the annealing step,
The emitter and the substrate is an emitter manufacturing method characterized in that the electron-emitting characteristics characterized in that the heat treatment for 1 hour at an atmosphere of 3 milliTorr and 600-1000 ℃ temperature in an argon gas atmosphere.
상기 성장된 에미터와 기판(emitter substrate) 위에 코팅된 수지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터.An emitter grown on the substrate; And
Emitter improved electron emission characteristics, characterized in that it comprises a resin layer coated on the grown emitter and the substrate (emitter substrate).
상기 에미터는 탄소나노튜브, 탄소나노와이어, 산화아연(Zinc oxide) 나노와이어, 탄소나노파이버, 나노그래핀, 에칭에 의한 마이크로팁 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터.15. The method of claim 14,
The emitter is an emitter with improved electron emission characteristics, characterized in that formed of any one of carbon nanotubes, carbon nanowires, zinc oxide nanowires, carbon nanofibers, nanographene, micro tips by etching.
상기 수지층은 포토-레지스트(PR: photo-resist) 또는 탄소성분을 포함한 유기화합물로 형성된 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터.16. The method according to claim 14 or 15,
The resin layer is an emitter with improved electron emission characteristics, characterized in that formed with an organic compound containing a photo-resist (PR) or a carbon component.
상기 수지층이 코팅된 에미터와 기판을 아르곤 가스 분위기에서 3밀리(milli) 토르(Torr) 기압과 600-1000℃ 온도에서 1시간 동안 열처리한 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터.17. The method of claim 16,
The emitter and the substrate coated with the resin layer is an emitter with improved electron emission characteristics, characterized in that the heat treatment for 1 hour at an atmosphere of 3 milliTorr and 600-1000 ℃ in an argon gas atmosphere.
상기 수지층이 열처리를 통해서 그라파이트로 성상이 변화한 것을 특징으로 하는 전자방출 특성이 향상된 에미터.
18. The method of claim 17,
Emitter improved electron emission characteristics, characterized in that the resin layer is changed in the state of graphite through heat treatment.
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