KR20000075519A - 탄소와 같은 물질로 코팅된 전자 에미터의 제조 및 구성 - Google Patents

탄소와 같은 물질로 코팅된 전자 에미터의 제조 및 구성 Download PDF

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스핀트크리스토퍼제이.
스탠너스콜린디.
메콜리존엠.
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캔디센트 테크날러지스 코퍼레이션
바누치 유진 지.
어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 탄소와 같은 물질로 코팅된 전자 에미터의 제조 및 구성에 관한 것으로서, 평면 패널 디스플레이에 적당한 음극 구조(200, 203, 204)는 코팅된 에미터(229, 239, 230)에 제공되고, 에미터는 전형적으로 니켈과 같은 물질로 형성되고, 높은 에스펙트비로 성장할 수 있다. 이러한 에미터는 그 다음에 화학적인 견고성을 개량하고 일함수를 감소시키기 위해 탄소 함유 물질(240,241)로 코팅되고, 하나의 코팅 프로세스는 아세틸렌이 음극 구조를 코팅하기 위한 DC 플라즈마를 만들기 위해 DC 플라즈마 반응기(301, 305, 313 및 315)를 통해 펌프되는 DC 플라즈마 침전 프로세스이고, 택일적인 코팅 프로세스는 에미터의 표면상에 천연 탄소로 이루어진 물질을 전기적으로 침전하고, 후속적으로 탄소 함유 물질에 대해 천연 탄소로 이루어진 물질을 감소시키기 위한 것이고, 코팅된 에미터의 일함수는 전형적으로 약0.8에서 1.0eV까지 감소되는 것을 특징으로 한다.

Description

탄소와 같은 물질로 코팅된 전자 에미터의 제조 및 구성{FABRICATION AND STRUCTURE OF ELECTRON EMITTERS COATED WITH MATERIAL SUCH AS CARBON}
평면 패널 디스플레이에서, 전자 방출의 매트릭스는 인광물질과 같은 광방출 물질로 코팅되는 투명한 디스플레이 패널위에 충돌하는 전자들을 방출한다. 평면 패널 디스플레이의 원리는 평면 패널 디스플레이 구성을 설명하는 도 1A, 도 1B 및 도 1C(총체적으로 도 1)를 참조하므로써 더 명확하게 설명되어질 수 있다.
도 1A에 있어서, 뒤판(120)은 부착되는 전기적으로 전도성인 에미터층(113)에 지지대로써 제공된다. 일반적으로 원뿔형 전자 방출 에미터(116)는 에미터층(113)위에 형성된다. 도 1B에 있어서, 전자 에미터(116)은 게이트층(115A) 아래에 게이트 구멍(115B)내에 형성된다. 게이트층(115A)는 유전체층(117)에 의해 에미터층(113)에서 분리된다. 광방출층(110) 및 양극층(111)을 가지는 디스플레이 패널(118)은 게이트층(115A) 위에, 즉 수직으로 떨어져 일정한 간격으로 위치된다.
게이트층(115A)의 일부는 층(115A)이 전자 에미터(116)에서 전자를 추출하기 위하여 에미터층(113) 및 전자 에미터(116)보다 충분히 더 큰 전압으로 제공된다. 양극층(111)은 에미터층(113) 또는 게이트층(116)보다 상당히 더 큰 전압에 있다. 결과적으로, 전자 에미터(116)에서 방출된 전자의 큰 조각은 투명한 패널(118)을 향하여 양극층(111)에 의해 추출된다. 양극층(111)이 매우 얇게 되기 때문에, 전자는 양극층(111)을 통과하고 패널(118)상에 인광물질 코팅(110)위에 충돌하여 광방출층(110)이 빛을 방출하게 한다.
도 1C는 평면 패널 디스플레이를 위한 음극 구조(100)을 나타낸다. 에미터층(113)은 서로 절연된 에미터 열(114)로 나누어지는 반면에 게이트층(115A)은 서로 절연된 행(184)로 나누어진다. 흑과 백 디스플레이에서, 열(114)와 행(184)의 겹쳐지는 영역은 화상의 최소 원소인 화소(130)로 나타낸다. 칼라 디스플레이에서는 몇가지(보통 세가지) 겹쳐진 열/행 영역이 화소를 형성한다. 에미터(116)의 선택된 그룹이 화소에 전류를 통하게 하므로써 전자를 방출하도록 하기 위하여, 적당한 전기장은 전자 에미터(116)과 게이트층(115A) 사이에 생길 수 있다. 특히, 전압은 열(114)이 그 행(184)보다 적당하게 큰 포텐셜에 있도록 놓기 위해 선택된 열(114)과 선택된 행(184) 사이에 가해질 수 있어서 열/행 교차점에서 에미터(116)으로부터의 전자 방출의 원인이 된다. 선택된 열(114)과 선택된 행(184) 사이에 전압이 비제로 한계값 아래일 때, 열/행 교차점에서 에미터(116)는 전자를 방출하지 않고, 대응하는 화소는 여기되지 않는다.
도 1C에 관하여, 완전한 화면은 각 열 및 각 행마다의 스캐닝을 필요로 한다. 화면이 인간의 눈에 연속적으로 나타나게 하기 위해서, 스캐닝은 고속으로 수행되어야 한다. 따라서 특정 열과 행 사이에 전압은 매우 짧은 시간에 변화되어야 한다.
모두 두께(H)를 가지는 열(114)과 행(184)의 기하학 및 유전층(117)의 유전체 상수는 열(114)과 행(184) 사이에 크로스오버 캐패시턴스를 결정한다. 두께(H)가 작을 때, 크로스오버 캐패시턴스는 크다. 이 캐패시턴스는 실질적으로 전자 에미터(116)의 활성을 늦춰 열악한 디스플레이를 초래한다. 그러므로, 유전체층(117)이 두껍게 되는 것은 바람직하다. 유전체층(117)의 두께가 증가할 때, 전자 에미터(116)의 높이는 보통 층(115A)이 층에서 전자를 추출하게 할 수 있는 게이트층(115A)에 충분히 가까운 팁을 가져오도록 하기 위하여 또한 증가되어야 한다.
두꺼운 유전체층은 또한 단락의 가능성을 감소시킨다. 디스플레이 동작동안에, 바람직하지못한 전도성의 경로는 에미터층(113)과 게이트층(115A)를 단락시키기 위해 유전체층(117)을 통해 생산될 수 있다. 유전체층(117)의 두께(H)(도 1C)가 증가함에 따라, 그러한 전도성 경로를 만드므로써 에미터층(113)에 대한 게이트층(115A) 단락의 가능성은 감소한다. 게다가, 도 1A에 있어서, 속이 빈 공간(119)은 전자 에미터(116)에서 떨어져 일정한 간격을 두고 게이트층(115A)을 유지한다. 왜냐하면 게이트 구멍(115B)이 전형적으로 80㎚ 직경으로 매우 작기 때문에, 속이 빈 공간(119)으로 떨어지는 금속 입자는 게이트층(115A)과 전자 에미터(116) 사이의 단락의 원인이 될 수 있다. 두꺼운 유전체층(117)때문에, 속이 빈 공간(119)은 연장된 프로파일을 가질 것이다. 속이 빈 공간(119)로 떨어지는 입자는 속이 빈 공간내에서 위치하기 쉽고 게이트 구멍(115B)에서 떨어져서 단락을 일어나기가 쉽지 않다.
소정의 에스펙트비(베이스 직경에 대한 높이)를 가지는 원뿔형 전자 에미터때문에, 더 높은 원뿔형 전자 에미터(116)를 만들기 위해 더 큰 게이트 구멍(115B)이 요구된다. 그러나, 미세한 질의 화면에서는, 단위 면적당 더 많은 전자 에미터를 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 작은 게이트 구멍을 가지는 것은 바람직하다. 작은 게이트 구멍은 또한 소정의 방출 전류를 달성하기 위한 열과 행 사이에 가해지는 낮은 전압에 결과되는 에미터에 더 큰 장(field) 강도를 준다. 높은 에스펙트비 원뿔은 두꺼운 유전체층이 사용되게 하여서 감소된 크로스오버 캐패시턴스 및 더 큰 단락 보호의 이점을 준다. 결과적으로, 에스펙트비가 더 높을수록 더 좋은 음극 구조을 만드는데 바람직하다.
니켈과 같은 물질은 높은 에스펙트비를 가지는 전자 에미터를 만드는데 사용될 수 있다. 그러나, 니켈은 전자 에미터를 위해 요구되는 다른 특성을 가지지 않는다. 예를 들어, 니켈은 빈약한 화학적인 견고성을 가진다. 또한, 니켈은 쉽게 산화된다. 산화된 니켈 에미터는 증가된 추출 전압 및 감소된 방출 안정성을 가진다.
니켈은 상대적으로 높은 일 함수를 가진다. 일함수는 전자가 물질로부터 방출되는 그러한 레벨에 전자를 활성화하는데 필요한 에너지의 레벨로써 정의된다. 높은 일함수는 전자를 활성화하기 위해 전자 에미터(116)와 게이트층(115A)의 대응하는 행(184) 사이에 강한 전기장이 필요로 한다는 것을 의미한다. 이 강한 전기장은 행에서 열까지 더 큰 추출 전압을 옮긴다. 높은 행에서 열까지 추출 전압은 높은 전력 소모 및 더 비싼 회로를 필요로하기 때문에 바람직하지 않다.
그러므로 높은 에스펙트비, 좋은 화학적인 견고성 및 낮은 일함수를 가지는 전자 에미터가 바람직하다.
본 발명은 전자 방출장치에 관한 것이다. 더 특히, 본 발명은 평면 패널 디스플레이에 사용되는 전자 방출 원소의 구성과 제조에 관한 것이다.
도 1A는 종래의 평면 패널 디스플레이의 투시도,
도 1B는 도 1A의 종래의 평면 패널 디스플레이의 일부의 횡단면도,
도 1C는 도 1A의 종래의 평면 패널 디스플레이에서의 음극 구조의 투시도,
도 2A - 2F는 전자 에미터를 가지는 음극 구조를 제조하기 위한 이 발명에 따른 단계를 표현하는 횡단면도,
도 3은 본 발명에 따른 음극 구조를 코팅하기 위해 사용되는 DC 플라즈마 반응기의 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 음극 구조를 코팅하기 위해 사용되는 프로세스 다이어그램,
도 5는 도 2E의 전자 에미터를 사용하는 본 발명에 따른 평면 패널 디스플레이의 횡단면도,
도 6A는 전기화학적 침전을 사용하는 음극 구조를 코팅하기 위한 장치의 개략도,
도 6B - 6F는 전기화학적인 침전을 사용하는 탄소 함유 물질로 코팅된 에미터가 있는 음극 구조의 횡단면도이다.
본 발명에 따라서 높은 에스펙트비, 좋은 화학적인 견고성 및 낮은 일함수를 가지는 개량된 전자 에미터가 제공된다. 전자 에미터는 낮은 침전 온도에서 높은 에스펙트비에 침전하게 하는 전기적으로 비절연물질로 형성된다. 전자 에미터를 위한 하나의 후보 물질은 니켈이다. 전자 에미터는 좋은 화학적인 견고성 및 낮은 일함수를 가지는 표면 물질로 코팅되어 만들어진다. 표면 물질의 하나의 후보는 이산화탄소이다. 상기 에미터와 표면 물질은 또한 다른 바람직한 전기적인 또는 화학적인 특성을 위해 선택될 수 있다. 코팅된 에미터의 일함수는 전형적으로 약0.8에서 1.0eV까지 감소된다.
여기서, "전기적으로 절연"(또는 유전체)란 용어는 일반적으로 1010Ω㎝보다 큰 고유저항을 가지는 물질에 적용한다. "전기적으로 비절연"이란 용어는 따라서 1010Ω㎝ 이하의 고유저항을 가지는 물질에 관한 것이다. 전기적으로 비절연 물질은 (a) 고유저항이 1Ω㎝보다 적은 전기적으로 전도성의 물질 및 (b) 고유저항의 범위가 1Ω㎝에서 1010Ω㎝인 전기적으로 저항성의 물질로 나누어진다. 이러한 카테고리는 1volt/㎛ 이하의 전기장에서 결정된다.
전기적으로 전도성의 물질(또는 전기적인 도체)의 예는 금속, 금속-반도체 화합물(금속 실리카이드와 같은) 및 금속-반도체 공융 혼합물이다. 전기적으로 전도성의 물질은 또한 적당한 또는 높은 레벨에 불순물이 첨가된(n-형, p-형) 반도체를 포함한다. 전기적으로 저항성의 물질은 진성 반도체 및 약간 불순물이 첨가된 (n-형, p-형) 반도체를 포함한다. 게다가 전기적으로 저항성의 물질의 예는 금속-절연체 합성물, 그래파이트, 비정질 탄소 및 성질을 개조한(즉, 약간 불순물이 첨가되거나 또는 레이져-변형된) 다이아몬드이다.
도 2A, 2B, 2C, 2D 및 2E(총괄적으로 도 2)는 발명의 교훈에 따른 평면 패널 디스플레이를 제조하기 위한 하나의 프로세스를 나타낸다. 에미터 열로 패턴되는 전기적으로 비절연 에미터층(213)은 전기적으로 절연 뒤판(220)위에 제공된다. 에미터(또는 음극) 층(213)은 전형적으로 약간의 불순물이 첨가된 다결정 실리콘, 실리콘 탄소 질소 화합물, 또는 설메트(cermet)(금속 입자가 박힌 세라믹)와 같은 전기적으로 저항성의 금속으로 덮혀지는 알루미늄 또는 니켈과 같은 금속으로 형성된다. 도 2A에 있어서, 전형적으로 실리콘 산화물인 유전체(217)는 에미터층(213)위에 침전된다. 유전체층(217)의 상부위에 게이트층(215A)을 형성하기 위한 전형적으로 금속인 전기적으로 비절연 게이트 금속으로 침전되어서 부구조(201)를 제공한다.
게이트 구멍(215B)은 게이트층(215A)를 통해 선택적으로 에칭된다. 1997년 6월 5일에 출원된 국제 출원 PCT/US97/09197은 전기이동 또는 유전체이동 입자 침전을 이용하는 게이트 구멍을 에칭하기 위한 방법을 개시한다. 미국 특허 제5,462,467호와 제5,564,959호는 하전된 입자 트랙을 이용하는 게이트 구멍을 만들기 위한 방법을 개시한다. 이러한 세 문서의 내용은 여기에 참고문헌으로써 통합된다.
게이트 구멍(215B)이 형성된 후, 구조(201)는 깨끗해진다. 구조(201)는 그다음에 유전체 물질(217)의 노출된 부분을 제거하기 위해 그리고 속이 빈 공간(219)을 형성하기 위한 또다른 에칭제에 영향을 받게 된다.
도 2B에 있어서, 리프트오프(liftoff)층(242)은 그 다음에 게이트층(215A)위에 침전된다. 리프트오프층(242)의 재료는 게이트층(215A), 유전체층(217) 및 아래쪽의 전기적으로 비절연 에미터 영역(213)에 대해 선택적으로 에칭될 수 있도록 선택된다. 리프트오프층(242)은 게이트층(215A)의 위쪽 표면에 관하여 각도 α에서 게이트층(215A)의 상부위에 침전된다. 각도 α는 리프트오프 재료가 속이 빈 공간(219)내에서 에미터층(213)의 노출된 영역상에 침전되지 않도록 선택된다. 각도 α는 속이 빈 공간(219)의 기하학상에 의존한다. 유전체층(217)이 두꺼워지기 때문에 각도 α는 더 커질수도 있고 역으로 각도 α가 커지기 때문에 유전체층(217)이 두꺼워질 수 있다. 각도 α는 또한 게이트 구멍(215B)에 의존한다. 게이트 구멍(215B)이 커지기 때문에 각도 α가 작아질 수 있고 역으로 각도 α가 작아지기 때문에 게이트 구멍(215B)이 커질 수 있다.
도 2C에 있어서, 전기적으로 비절연 에미터 물질은 게이트층(215A)의 위쪽 표면에 일반적으로 수직인 방향으로 구조의 상부상에 전형적으로 물리적인 증기 침전에 의해 침전된다. 이 에미터 물질은 리프트오프층(242)위에 쌓이고 아래쪽의 전기적으로 비절연 에미터층(213)위에 쌓기 위해 게이트 구멍(215B)을 통과한다. 에미터 물질은 전기적으로 비절연 에미터층(213)상에 쌓이기 때문에 속이 빈 공간(219)에 들어가는 에미터 물질을 통한 구멍(246)은 점차적으로 닫힌다. 침전은 구멍(246)이 완전히 닫힐때까지 실행된다. 결과로써 에미터 물질은 일반적으로 원뿔 전자 에미터(229)를 형성하기 위해 속이 빈 공간(219)에 쌓인다. 에미터 물질의 연속층(244)은 리프트오프층(242)상에 동시에 형성된다.
리프트오프층(242)은 그 다음에 적절한 에칭제로 제거된다. 리프트오프층(242)의 제거동안에 초과 에미터 물질층(244)은 상승하게 된다. 도 2D는 전자 에미터(229)를 가지는 결과적인 음극 구조(200)를 나타낸다. 각각의 전자 에미터(229)는 대응하는 게이트 구멍(215B)에 대해 집중적이다.
택일적인 실시예에서 침전하는 리프트오프층(242)의 단계는 제거된다. 전기적으로 비절연 에미터 물질은 전자 에미터를 형성하기 위해 직접 구조(201)의 상부위에 침전된다. 1997년 3월 5일에 출원된 국제 출원 PCT/US97/02973은 그 기술을 개시하고 여기에 참고문헌으로써 통합된다.
에미터 물질은 보통 니켈과 같은 금속이다. 구멍(246)은 사용된 에미터 물질의 화학적 화합물에 의존하여 다른 속도로 닫힌다. 구멍(246)이 빠르게 닫힐 때, 전자 에미터(229)는 낮은 에스펙트비를 가진다. 여기서 사용되는 것으로 "에스펙트비"는 최대 직경으로 나누어지는 에미터의 높이를 의미한다. 원뿔 에미터의 최대 직경은 그것의 바닥에서 생긴다. 따라서, 각각의 원뿔 에미터(229)의 에스펙트비는 그것의 바닥 직경으로 나누어지는 높이이다. 고정된 바닥 직경을 가지는 에미터(229) 때문에, 낮은 에스펙트비는 에미터가 더 낮은 높이를 가지는 것을 의미하고, 반면에 높은 에스펙트비는 에미터가 더 높은 높이를 가진다는 것을 의미한다.
구멍(246)이 닫히는 속도가 에미터(229)의 에스펙트비를 결정한다. 구멍(246)이 빠르게 닫힐 때, 에미터(229)는 낮은 에스펙트비를 가지고, 역으로 에미터(229)가 낮은 에스펙트비를 가질 때 구멍(246)은 빠르게 닫힌다.
한 실시예에서는 물리적인 증기 침전이 에미터(229)를 침전시키기 위해 사용되고, 구멍(246)을 느리게 닫는 하는 침전 온도를 증가시켜, 에미터(229)가 높은 에스펙트비가 되게 한다. 높은 온도에서는 그러나 물리적인 증기 침전 기술이 더 복잡해진다. 그러므로, 낮은 물리적인 증기 침전 프로세스는 전형적으로 에미터(229)를 만들기 위해 사용된다.
니켈과 같은 금속은 낮은 온도에서 높은 에스펙트비로 적당한 침전 구멍을 통해 침전하도록 하는 특이한 특성을 가진다. 25℃(대략 실온)에서 니켈 에미터의 에스펙트비는 1.5와 2.0 사이에 있다. 다른 금속은 에스펙트비가 상당히 낮다. 예를 들어, 몰리브덴 에미터는 약25℃에서 0.9 - 1.0의 에스펙트비로 침전될 수 있다. 니켈 또는 몰리브덴과 다른 금속으로 약1.0의 에스펙트비를 얻기 위하여, 400℃에서 600℃까지의 온도가 자주 요구된다. 일반적으로, 실온(25℃)에서 물리적인 증기 침전을 사용하여 적어도 1.2의 에스펙트비로 침전될 수 있는 물질은 매우 바람직하다.
미국 특허 제5,462,467호와 제5,564,959호에 개시된 전기도금법과 같은 다른 기술은 또한 전자 에미터, 특히 전자 에미터가 섬유 모양일 때 전자 에미터를 만들기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 게이트 구멍(215B)이 게이트층(215A)에 존재하기 때문에, 유전체층(217)은 유전체층(217)통해 아래로 에미터층(213)까지 크게 똑바른 구멍을 형성하기 위하여 게이트 구멍(215B)을 통해 반등방성으로 에칭될 수 있다. 에미터 금속은 게이트 구멍(215B)에 가깝게 금속 필라멘트를 형성하기 위한 유전체 구멍으로 전기도금(전기적으로 침전)될 수 있다. 유전체 구멍은 등방성의 에칭제를 사용하여 선택적으로 넓혀질 수 있고, 필라멘트는 섬유모양의 전자 에미터를 형성하기 위하여 예리해질 수 있다.
표면 코팅의 이익, 즉, 감소된 일함수와 개량된 화학적인 견고성은 에미터를 만들기 위해 사용되는 방법에 의존하지 않는다. 따라서, 에미터가 이 발명에 따라 낮은 일함수를 가지는 물질로 덮혀지는 한, 에미터(229)를 형성하기 위한 방법에서의 변형은 본 발명의 범위내에 있다.
도 2D는 높은 에스펙트비의 니켈 전자 에미터(229)를 가지는 결과적인 음극 구조를 설명한다. 팔라듐과 백금과 같이 니켈과 다른 전기적으로 비절연 물질은 또한 에미터(229)를 만들기 위해 사용되어질 수 있다. 니켈, 팔라듐 및 백금은 전자 에미터를 필요로 하기 때문에 바람직한 일함수와 화학적인 견고성을 가질 수 없다. 예를 들어, 팔라듐은 약5.12eV의 일함수를 가지는 반면, 니켈은 약5.15eV의 일함수를 가진다. 백금은 약5.67eV의 일함수를 가진다. 따라서, 니켈, 팔라듐 및 백금은 모두 5.00eV보다 큰 일함수를 가지고, 대조적으로 몰리브덴은 약4.60eV의 일함수를 가진다. 팔라듐, 백금, 또는 니켈과 같은 5.00eV보다 높은 일함수를 가지는 물질로 만들어지는 코팅되지 않은 에미터의 경우에서는 높은 동작 전압은 전자 방출을 일으키게 하기 위해 자주 필요로 된다. 동작 전압은 에미터(239)(도 2E)당 0.2㎁의 전자 방출을 일으키게 하기 위한 게이트층(215A)과 에미터층(213) 사이에 전압으로 정의된다.
어떤 에미터 물질이 가지는 또하나의 문제는 빈약한 화학적인 견고성이다. 빈약한 화학적 견고성을 가지는 물질은 에미터와 우연히 접촉하는 산소와 물과 같은 요소와 화학적으로 반응하기 쉽다. 그러한 금속이 에미터를 만들기 위해 사용될 때, 고진공은 평면 패널 디스플레이내에 유지되어야 하기 때문에 고비용이 된다.
본 발명에 따라서, 우수한 에미터 실행은 탄소 함유 물질로 에미터(229)를 코팅하므로써 얻어진다. 코팅 물질의 탄소 함량은 보통 적어도 33 1/3 원자 퍼센트, 전형적으로 적어도 50 원자 페센트, 바람직하게 적어도 80 원자 퍼센트이다. 도 2E는 탄소 함유 물질(240)의 층을 가지는 전자 에미터(239)와 게이트층(215A)에서의 음극 구조(203)를 나타낸다. 도 2F는 탄소 함유 물질(241)로 코팅된 섬유 모양의 에미터(230)를 가지는 음극 구조(204)를 나타낸다.
탄탈륨, 티타늄, 로듐, 크롬 및 바나듐과 같은 금속 에미터 물질은 탄소 함유 물질로 코팅으로부터 유사하게 이익을 얻을 수 있다.
두께가 5에서 100옹스트롬의 코팅은 니켈 에미터에 제공되어진다. 탄소 함유 물질의 두께는 코팅 프로세스의 상태에 의존하여 변화한다. 본 발명의 한 실시예에서, 20에서 70옹스트롬의 코팅은 좋은 결과를 주기 위한 것으로 발견되고 두께가 5에서 100옹스트롬 범위에 있는 모든 코팅도 만족스럽게 되는 것으로 발견됐다.
코팅된 니켈 에미터와 코팅되지 않은 니켈 에미터의 전자 방출 특성상에 비교가 있다. 첫번째 비교는 에미터의 동작 전압을 포함한다. 코팅되지 않은 니켈 에미터때문에, 동작 전압은 약 30에서 35V이다. 코팅된 니켈 에미터에 대한 동작 전압은 약 20V이다. 따라서, 탄소함유층때문에, 동작 전압은 10에서 15V까지 감소된다.
코팅된 니켈과 코팅되지 않은 니켈의 일함수는 접촉 포텐셜 차이 방법에 의해 측정된다. 니켈이 탄소함유층으로 코팅되지 않기 때문에, 일함수는 5.15eV이다. 코팅된 니켈 에미터의 일함수는 4.15에서 4.35eV 사이에 있다. 따라서, 니켈 에미터때문에, 탄소함유층으로 코팅하는 결과로써 일함수에서의 감소는 0.8에서 1.0eV가 되도록 결정된다.
코팅된 에미터(239)의 전자 방출 균일성이 측정되어진다. 코팅되지 않은 니켈 에미터(239)와 비교하여, 코팅된 니켈 에미터(239)는 좋은, 즉, 보다 나은 전자 방출 균일성을 제공한다.
금속상에 탄소를 침전시킬때, 탄소는 코팅 프로세스 상태에 의존하여 결정 구조 또는 비결정 구조를 형성할 수 있다. 결정 형태에서의 탄소는 다이아몬드 또는 그래파이트인 반면, 비결정 탄소는 비정질 탄소이다. 비정질 탄소는 수소의 상당한 양을 함유할 수 있다. 수소의 상당한 양과 큰 sp3/sp2비를 가지는 비정질 탄소는 또한 다이아몬드와 같은 탄소로 불려진다. 비정질 탄소는 자주 sp3/sp2결합비로 특징된다. 큰 sp3/sp2비와 적은 수소를 가지는 탄소는 사면체 비정질 탄소로 불려진다. 그래파이트와 비정질 탄소 코팅은 다이아몬드 같은 탄소 코팅보다 더 나은 전자 방출의 균일성을 주는 것으로 발견되었고, 차례로 다이아몬드 코팅보다 더 나은 균일성을 준다.
본 발명에 따라 수소는 흔히 에미터(229)를 코팅하는 탄소 함유 물질에 존재한다. 탄소 함유 코팅에서의 수소의 최소 원자 퍼센트는 전형적으로 1 퍼센트이다. 더 특히, 탄소 함유 물질의 수소 함량은 보통 5-50 원자 퍼센트이고, 흔히 10-40 원자 퍼센트이고, 바람직하게 15-30 원자 퍼센트이다.
도 3은 본 발명에 따른 탄소 함유 물질을 가지는 니켈 에미터를 코팅하기 위해 사용되는 DC 플라즈마 반응기의 개략도이다. 탄소 함유 물질은 주로 수소가 혼합된 탄소로 이루어진다.
DC 플라즈마 반응기의 반응기 챔버(301)는 15㎝ 내부 챔버 직경을 가지는 20㎝ 콘플래이트 플랜지(conflat flange)이다. 챔버(301)는 초당 60리터의 터보 펌프(313)에 의해 펌프되는 냉벽 진공 챔버이다. 터보 펌프(313)는 메카니컬 펌프(315)에 의해 지지된다. 플라즈마 가스는 가스 입구(309)를 통해 반응기 챔버(301)에 제공된다. 양극(305)은 몰리브덴 박(箔)의 조각이다. 구조(200)는 전기적으로 절연 매코(macor) 조각(321)상에 위치된다. 전기적으로 절연 매코 조각은 유도성의 그래파이트 히터(333)상에 차례로 놓인 몰리브덴판(329)상에 놓인다. 몰리브덴 판(329)과 그래파이트 히터(333)는 DC 플라즈마를 위한 음극으로 사용된다.
도 4는 도 3에 나타낸 DC 플라즈마 반응기를 사용하는 본 발명에 따른 탄소 함유 물질을 가지는 에미터(229)를 코팅하기 위한 프로세스 다이어그램이다. 단계(405)에서 반응기 챔버(301), 양극(305) 및 음극(329)은 수소 플라즈마로 세척된다. 세척 단계동안에, 음극 구조(200)는 챔버(301)에 설치되지 않는다. 반응기 챔버(301)는 구리 가스켓(gasket)으로 봉합되고 터보 펌프(313)를 사용하여 1×10-3토르(torr)까지 진공시킨다. 정제된 수소(99.9%)는 메카니컬 펌프(315)를 사용하여 챔버(301)를 통해 펌프된다. 500V DC전압은 세척을 위한 DC 수소 플라즈마를 발생시키기 위해 양극(305)과 그래파이트 히터(333)에 공급된다. 플라즈마는 15에서 30분동안 계속된다. 수소 플라즈마는 이전에 생기 탄소 코팅에서 양극(305)과 음극(329)상에 침전된 탄소를 제거한다. 챔버(301)는 0.3에서 1 토르 진공까지 펌프된다. 수소는 그 다음에 챔버(301) 밖으로 펌프된다.
단계(407)에서, 챔버(301)는 개방되고, 구조(200)는 즉시 챔버(301)내로 쌓여진다. 건조한 질소는 구조(200)위에 쌓인 외부의 입자를 제거하기 위하여 챔버(301)로 빠르게 들여보내진다. 챔버(301)는 그 다음에 봉합되고 터보 펌프(313)를 사용하여 5 × 10-4토르 진공 아래까지 펌프된다.
단계(409)에서, 구조(200)는 반응기 챔버(301)내에서 위치되는 동안에 수소 플라즈마로 세척된다. 수소는 챔버(301)로 펌프되고 유도성의 히터(333)는 켜지고 바람직한 탄소 침전 온도인 200℃ - 250℃로 설정된다. 수소 가스는 그 다음에 음극 구조(200)를 세척하기 위해 챔버(301)로 펌프된다. 플라즈마를 위한 조건은 100 sccm 흐름율, 300 밀리 토르, DC 500V이다. 오직 메카니컬 펌프(315)만이 사용된다. 수소 플라즈마는 구조(200)가 250℃의 침전 온도까지 가열되는 동안에 30분간 계속된다. 다른 실시예에서, 침전 온도는 100℃에서 500℃까지 변화될 수 있다.
단계(411)동안에, DC 전압은 꺼지고, 15 sccm에서 99.6% 순수 아세틸렌은 가스 교환과 온도 안정화를 위해 10에서 30분동안 챔버(301)를 통해 펌프된다.
단계(413)동안에, 500V DC 전력은 DC 플라즈마를 발생시키기 위해 양극(305)과 그래파이트 히터(333)에 가해진다. 500V DC 전압이 여기서 사용되었지만, 다른 실시예에서는 300V와 500V 사이의 DC전압이 사용되어질 수 있다. 플라즈마 전류는 모니터되고, 구조(200)는 20에서 30분간 코팅된다. 탄소 함유 물질은 구조(200)의 노출된 표면상에 침전되고 에미터(213)의 노출된 영역과 에미터(229), 유전체층(217) 및 게이트층(215)의 표면을 포함한다. 챔버(301)는 0.1 토르의 진공 레벨에서 유지된다. 오직 메카니컬 펌프(315)만이 사용된다.
플라즈마 가스는 그 다음에 챔버(301)에서 제거된다. 단계(415)동안에, 구조(200)가 2시간 동안 챔버(301)내에서 진공으로 실온까지 냉각되게 한다. 또다른 실시예에서, 구조(200)는 1시간동안 챔버(301)내에서 냉각되게 한다.
탄소 코팅의 결정 구조와 두께는 플라즈마의 전압, 압력 및 함량과 코팅 시간에 의존한다. 예를 들어, DC 아세틸렌 플라즈마가 존재하고 아세틸렌 가스가 단계(413)에서 챔버(301)를 통해 흘려지는 시간이 길수록 결과되는 탄소 함유층은 두꺼워진다.
상기에 설명한 프로세스때문에, 결과적인 탄소 함유층은 주로 수소와 혼합된 비정질 탄소이다. sp3/sp2결합비는 1보다 더 크다. 탄소 함유 물질의 탄소 함량은 33 1/3 원자 퍼센트 이상이다. 탄소 침전 조건에서의 변화때문에, 탄소 함량은 또한 변화될 수 있다. 탄소 함량은 50원자 퍼센트보다 적당하게 커질 수 있고, 엄격하게 제어된 침전 조건하에서, 탄소 함량은 80원자 퍼센트 또는 그 이상이 될 수 있다. 수소 함량은 보통 1-20 원자 퍼센트이다.
상기에 설명한 바와 같이, 전기적으로 비절연 탄소 함유 물질은 구조(200)의 노출된 표면상에 침전되고 게이트층(215)의 표면과 에미터층(213)의 노출된 영역을 포함한다. 이 발명의 하나의 실시예에서, 게이트층은 화소 어드레싱을 위한 상호 절연된 행으로 나누어진다. 여기서 사용된 바와 같이, "상호 절연된"은 진공, 공기 또는 전기적으로 절연 물질로 떨어져 일정한 간격이 되는 것을 의미하고, 그렇지않으면 서로 직접 접촉하지 않는 것을 의미한다. 택일적으로, 분리한 전기적으로 비절연 어드레싱층은 어드레싱 목적을 위해 사용된다. 상기 어드레싱층은 게이트층을 거쳐 형성되거나, 또는 게이트층과 유전체층(217) 사이에 형성될 수 있다. 분리한 어드레싱층이 사용될 때, 그것은 화소 어드레싱을 수행하기 위해 게이트층과 함께 상호 절연된 행으로 나누어진다.
탄소 함유 물질층이 게이트층(215)의 전체 위쪽 표면을 덮음에도 불구하고, 이웃하는 행들을 전기적으로 단락하는 위험이 약간 있다. 탄소함유층은 낮은 전도성을 가지고, 탄소층의 두께는 작다. 따라서, 행에서 행까지 탄소함유층을 통한 결과적인 전도성은 무시할 수 있다.
도 5는 코팅된 니켈 전자 에미터(239)를 사용하는 본 발명에 따른 평면 패널 디스플레이(500)를 나타낸다. 광방출층(210)과 양극층(211)을 가지는 디스플레이 패널(218)은 게이트층(215A) 위에 위치되고, 게이트층(215A)으로부터 수직으로 일정한 간격을 두고 있다. 광방출층(210)은 전형적으로 디스플레이 패널(218)에 걸쳐 위치되는 인광물질층이다. 탄소함유층은 에미터(239), 게이트층(215A) 및 유전체층(217)에 걸쳐 침전된다. 어드레싱 목적을 위하여, 게이트층(215A)은 행으로 나누어지는 반면, 에미터층(213)은 열로 나누어진다. 택일적으로, 게이트층(215A)은 열로 나누어질 수 있는 반면 에미터층(213)은 행으로 나누어질 수 있다. 게이트층의 절연된 행 또는 열을 게이트 라인으로 불려지는 반면, 에미터층의 절연된 열 또는 행은 에미터 라인이라 불려진다.
평면 패널 디스플레이(500)는 종래의 평면 패널 디스플레이와 비교하여 감소된 동작 전압을 가진 개량된 전자 방출 균일성을 가진다.
도 6A는 탄소 함유 물질을 지닌 전자 에미터를 전기적으로 코팅하기 위한 또다른 방법을 설명한다. 음극 구조는 중합체 또는 단량체의 형태로 천연 탄소로 이루어진 에미터(229)를 포함하는 적당한 전해 용해에 잠겨진다. 천연 탄소로 이루어진 단량체와 직쇄 중합체에서의 탄소 함량은 보통 50 원자 퍼센트이하이고, 흔히 33 1/3 원자 퍼센트보다 적다. 천연 탄소로 이루어진 물질은 탄소 함유 물질을 만들기 위해 탄소 함량을 증가시키도록 후속하여 프로세스되어진다.
전기장은 전해 용해에서 만들어진다. 중합체 또는 단량체 물질은 에미터(229)상에 전해 침전을 통해 침전되고, 그것중에 하나를 도 6A에 나타낸다., 보통 중합체 또는 단량체가 에미터(229)의 아래쪽 표면 물질에서보다 오히려 에미터상에 도달하고 침전하기가 더 쉽다. 결과적으로, 팁에서 침전의 두께는 보통 다른 영역, 특히 에미터(229)의 바닥 근처에서보다 더 크다.
중합체 또는 단량체는 그럼에도 불구하고 에미터(229)의 아래쪽 물질위에 침전될 수 있고, 에미터 바닥의 주변을 따른 물질은 포함하고, 에미터층(213)의 노출된 영역상에 침전될 수 있다. 몇가지 요소는 중합체 또는 단량체가 에미터(229)의 아래쪽 물질과 에미터층(213)의 노출된 영역위에 침전되는지 아닌지를 결정한다. 이러한 요소는 속이 빈 공간(319)의 크기, 침전 온도, 에미터(229)와 에미터층(213)에 대한 전해 용해의 표면 장력 및 만일 사용된다면 계면 활성제의 양과 강도를 포함한다. 도 6B는 에미터층(213)의 노출된 영역뿐만아니라 각각의 에미터(229)의 전체 노출된 표면위에 코팅된 중합체 또는 단량체가 있는 음극 구조를 나타낸다. 도 6C는 에미터층(213)의 노출된 영역이 중합체 또는 단량체로 코팅되지 않지만 중합체 또는 단량체로 코팅된 각각의 에미터(229)의 전체 노출된 표면이 있는 음극 구조를 나타낸다.
중합체 또는 단량체층은 그 다음에 바람직한 탄소 함유 물질 코팅을 생산하기 위해 적절하게 처리된다. 하나의 처리 프로세스는 열분해이다. 택일적인 처리 프로세스는 중합체 또는 단량체층을 바람직한 탄소 함유 물질의 층으로 변경하는 화학적인 처리 프로세스이다. 적당한 화학적인 처리 프로세스는 여기에 참고문헌으로 통합된 내용, 미국 특허 제5,463,271호에 개시된다. 최종적인 코팅의 탄소 함량은 보통 33 1/3 원자 퍼센트보다 크고, 때때로 50 원자 퍼센트보다 크지만, 어쨌든 천연 탄소로 이루어진 물질에서보다는 크다.
도 6D와 도 6E는 상기 설명된 전기화학적 침전 프로세스를 사용하는 탄소 함유 물질로 코팅된 섬유모양의 에미터를 나타낸다. 도 6D에서 탄소 함유 물질은 에미터(329)의 팁 영역위에만 코팅되지만, 도 6E에서 탄소 함유 물질은 각각의 에미터(229)의 전체 노출된 영역위에 코팅된다.
상기 설명된 코팅 프로세스는 오직 설명적인 목적을 위한 것이다. 유사한 코팅 결과때문에, 변화는 상기 설명된 프로세스에 대해 만들어질 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 코팅 프로세스에서, 상기 설명된 것과 다른 전압 및/또는 시간이 사용될 수도 있다. 마이크로파 또는 무선 주파수 파(radio frequency wave)와 같은 에너지의 다른 형태가 또한 플라즈마를 생산하기 위해 사용될 수도 있다. 이러한 변화는 발명의 일반적인 원리에서 벗어나지 않고 발명의 범위내에 고려된다.
비록 이 발명이 몇가지 실시예와 예와 관련하여 설명되었지만, 발명은 개시된 실시예에 제한되지않고, 다양한 변경을 할 수 있다. 발명은 오직 다음의 청구항에 의해서만 제한된다.

Claims (41)

  1. 부구조;
    상기 부구조에 걸쳐 위치되는 다수의 전자 에미터, 각각의 에미터는 니켈, 팔라듐, 백금, 탄탈륨, 티타늄, 로듐, 크롬 및 바나듐으로부터 선택되는 전기적으로 비절연물질을 포함하고; 및
    상기 전자 에미터 각각에 걸쳐 코팅되는 탄소함유층을 구비하는 것을 특징으로 하는 구조.
  2. 상호 절연된 에미터 라인으로 나누어지는 전기적으로 비절연 에미터층을 구비하는 부구조;
    상기 에미터 라인위에 위치되는 다수의 전자 에미터, 각각의 에미터는 전기적으로 비절연 물질을 구비하고;
    상기 전자 에미터위에 일정한 간격을 둔 위쪽 표면을 가지는 전기적으로 비절연 게이트층, 상기 게이트층은 상기 전자 에미터의 하나에 각각 대응하는 다수의 게이트 구멍을 가지고, 상기 게이트층은 상호 절연된 게이트 라인으로 나누어지고; 및
    상기 전자 에미터와 상기 게이트층의 각각에 걸쳐 코팅되는 탄소함유층을 구비하는 것을 특징으로 하는 구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 에미터의 전기적으로 비절연 물질은 니켈, 팔라듐, 백금, 탄탈륨, 티타늄, 로듐, 크롬 및 바나듐 중의 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 구조.
  4. 부구조;
    상기 부구조에 걸쳐 위치되는 다수의 전자 에미터, 각각의 에미터는 침전 구멍을 통해 물리적인 증기 침전을 사용하는 25℃의 온도에서 적어도 1.2의 최대직경에 대한 높이의 에스펙트비로 침전될 수 있는 전기적으로 비절연 물질을 구비하고; 및
    상기 전자 에미터의 각각에 걸쳐 코팅되는 탄소함유층을 구비하는 것을 특징으로 하는 구조.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 에미터가 니켈을 구비하는 것을 특징으로 하는 구조.
  6. 양극층과 광방출층을 가지는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널로부터 일정한 간격을 둔 배열로 침전되는 뒤판;
    상기 뒤판에 걸쳐 위치되는 전기적으로 비절연 에미터층;
    상기 에미터층에 걸쳐 위치되는 다수의 전자 에미터, 각각의 에미터는 니켈, 팔라듐, 백금, 탄탈륨, 티타늄, 로듐, 크롬 및 바나듐으로부터 선택되는 전기적으로 비절연물질을 구비하고; 및
    상기 전자 에미터의 각각에 걸쳐 코팅되는 탄소함유층을 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 패널 디스플레이 구조.
  7. 양극층과 광방출층을 가지는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널로부터 일정한 간격을 둔 배열로 침전되는 뒤판;
    상기 뒤판에 걸쳐 위치되는 전기적으로 비절연 에미터층, 상기 에미터층은 에미터 라인에서 떨어져 일정한 간격을 두고 나누어지고;
    상기 에미터 라인에 걸쳐 위치되는 다수의 전자 에미터, 각각의 에미터는 전기적으로 비절연 물질을 구비하고;
    상기 전자 에미터위에 일정한 간격을 둔 위쪽 표면을 가지는 전기적으로 비절연 게이트층. 상기 게이트층은 상기 전자 에미터의 하나에 각각 대응하는 다수의 게이트 구멍을 가지고, 상기 게이트층은 상호 절연된 게이트 라인으로 나누어지고; 및
    상기 게이트층과 각각의 전자 방출의 상기 위쪽 표면에 걸쳐 코팅되는 탄소 함유층을 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 디스플레이 패널 구조.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 에미터의 전기적으로 비절연 물질은 니켈, 팔라듐, 백금, 탄탈륨, 티타늄, 로듐, 크롬, 바나듐 중의 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 구조.
  9. 양극층과 광방출을 가지는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널로부터 일정한 간격을 둔 배열로 침전되는 뒤판;
    상기 뒤판에 걸쳐 위치되는 전기적으로 비절연 에미터층;
    상기 에미터층에 걸쳐 위치되는 다수의 전자 에미터, 각각의 에미터는 침전 구멍을 통해 물리적인 증기 침전을 사용하는 25℃의 온도에서 적어도 1.2의 최대직경에 대한 높이의 에스펙트비로 침전될 수 있는 전기적으로 비절연 물질을 구비하고; 및
    상기 전자 에미터의 각각에 걸쳐 코팅되는 탄소함유층을 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 패널 디스플레이 구조.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 에미터는 니켈을 구비하는 것을 특징으로 하는 구조.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 에미터층위에 위치되는 유전체층을 더 포함하고, 상기 유전체층은 다수의 유전체 구멍을 가지고, 각각의 유전체 구멍은 상기 에미터의 각각에 대응하는 것을 특징으로 하는 구조.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에미터는 일반적으로 원뿔 모양인 것을 특징으로 하는 구조.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소함유층은 적어도 33 1/3 원자 퍼센트 탄소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구조.
  14. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소함유층은 적어도 50 원자 퍼센트 탄소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구조.
  15. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소함유층은 적어도 80 원자 퍼센트 탄소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구조.
  16. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소함유층은 5에서 50 원자 퍼센트 수소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구조.
  17. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소함유층은 그래파이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 구조.
  18. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소함유층은 사면체의 비정질 탄소를 구비하는 것을 특징으로 하는 구조.
  19. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소함유층은 다이아몬드같은 탄소를 구비하는 것을 특징으로 하는 구조.
  20. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소함유층은 5에서 100옹스트롬의 두께인 것을 특징으로 하는 구조.
  21. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 6 항 내지 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에미터는 일반적으로 섬유모양인 것을 특징으로 하는 구조.
  22. 니켈, 팔라듐, 백금, 탄탈륨, 티타늄, 로듐, 크롬 및 바나듐으로부터 선택된 전기적으로 비절연 물질을 구비하는 전자 에미터를 가지는 음극 구조를 형성하는 단계, 상기 음극 구조는 게이트 라인으로 나누어지는 게이트층을 더 가지고; 및
    탄소 함유 물질로 상기 에미터를 코팅하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 형성 단계는 부구조 제공 단계; 및
    전기도금을 사용하는 상기 부구조에 걸쳐 에미터 제공 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 뒤판층에 걸쳐 에미터층을 형성하는 단계;
    상기 에미터층에 걸쳐 유전체층을 형성하는 단계;
    상기 유전체층에 걸쳐 게이트층을 형성하는 단계, 상기 게이트층은 위쪽 표면을 가지고;
    상기 에미터층의 영역을 노출시키기 위해 상기 게이트층과 상기 유전체층을 통해 구멍을 선택적으로 에칭하는 단계;
    상기 에미터층의 상기 노출된 영역에 걸쳐 상기 구멍내에서 전기적으로 비절연 물질을 구비하는 전자 에미터를 형성하는 단계;
    상기 게이트층을 상호 절연된 게이트 라인으로 나누는 단계; 및
    탄소 함유 물질로 상기 전자 에미터와 상기 게이트층의 위쪽 표면을 코팅하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 에미터의 전기적으로 비절연 물질은 니켈, 팔라듐, 백금, 탄탈륨, 티타늄, 로듐, 크롬 및 바나듐 중의 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 침전 구멍을 통해 물리적인 증기 침전을 사용하여 25℃의 온도에서 적어도 1.2의 최대직경에 대한 높이의 에스펙트비로 침전될 수 있는 전기적으로 비절연 물질을 구비하는 전자 에미터를 가지는 음극 구조를 형성하는 단계; 및
    탄소 함유 물질로 상기 에미터를 코팅하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 전기적으로 비절연 물질은 니켈을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 22 항 및 제 24 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에미터는 일반적으로 원뿔 모양인 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 22 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소 함유 물질은 적어도 33 1/3 원자 퍼센트 탄소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 22 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소 함유 물질은 적어도 50 원자 퍼센트 탄소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 22 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소 함유 물질은 적어도 80 원자 퍼센트 탄소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 22 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅 단계는 상기 구조를 탄소를 구비하는 DC 아세틸렌 플라즈마에 쬐이는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    DC 플라즈마에 있는 탄소는 플라즈마에 있는 아세틸렌으로부터 적어도 부분적으로 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 22 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅 단계는
    천연 탄소로 이루어진 물질을 전기화학적으로 침전하는 단계; 및
    상기 탄소 함유 물질을 형성하기 위한 상기 천연 탄소로 이루어진 물질을 감소하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 천연 탄소로 이루어진 물질은 중합체인 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 천연 탄소로 이루어진 물질은 단량체인 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 34 항에 있어서,
    감소 단계는 상기 탄소 함유 물질을 생산하기 위한 상기 천연 탄소로 이루어진 물질의 탄소 함량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 34 항에 있어서,
    감소 단계는 상기 천연 탄소로 이루어진 물질이 열분해를 통해 상기 탄소 함유 물질을 감소시키도록 상기 천연 탄소로 이루어진 물질을 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 34 항에 있어서,
    감소 단계는 상기 천연 탄소로 이루어진 물질을 화학적으로 처리하는 것을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 22 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅 단계는
    DC 플라즈마 반응기 챔버를 세척하는 단계;
    상기 챔버로 상기 음극 구조를 쌓는 단계; 및
    탄소 함유 물질로 상기 에미터를 코팅하기 위해 상기 챔버를 통해 DC 플라즈마 가스를 펌핑하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 22 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    펌핑 단계 후, 상기 음극 구조를 상기 반응기 챔버에 냉각하기 위한 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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