KR20140118019A - 전자방출소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자방출소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 전자방출소자는 i) 기판, ii) 기판 위에 위치한 탄소나노튜브, 및 iii) 탄소나노튜브의 표면 위에 위치한 자성 입자를 포함한다.

Description

전자방출소자 및 그 제조방법 {ELECTRON EMISSION ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 전자방출소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 탄소나노튜브의 종횡비를 조절하여 높은 전류밀도와 높은 전자방출도를 구현한 전자방출소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

탄소나노튜브의 우수한 전기적 특성, 기계적 특성, 및 화학적 특성 등으로 인하여 엑스레이(X-ray) 튜브, 형광 튜브, 평판 디스플레이 등의 분야에서 전자 방출원으로서 많이 활용되고 있다. 종래에는 텅스텐 필라멘트 등 열전자 방출원을 이용한 엑스레이 튜브가 널리 활용되어 왔으나, 제작 비용이 많이 들고 고온 조건에서 동작이 이루어지며, 전력 소비가 크고, 특히, 미세 집속 엑스레이 전자원으로의 응용 시 소형화가 어려우며 수명이 짧아서 그 활용도가 낮아지고 있다.

일반적인 전자 방출원으로서 텅스텐으로 된 금속팁에 버퍼층을 형성한 후, 촉매 물질을 형성하고, 탄소나노튜브를 성장시키는 구조가 많이 사용되고 있다. 이러한 구조에서는 다층 구조적 특성 때문에 접촉 저항이 커서 전자 방출을 위한 전압 공급을 감소시키는 원인이 되고 있으며, 이로 인해 장시간 고압 동작시 열발생이 심하여 점착성을 저하시킨다. 따라서 문턱 전압(threshold voltage), 최대 방출 전류, 신뢰성, 수명 등의 중요한 특성들이 저하되는 취약성을 가진다.

탄소나노튜브 다발의 길이 및 배열을 조절하여 높은 전류밀도와 전자방출도를 가진 전자방출소자를 제공하고자 한다. 또한, 전술한 전자방출소자의 제조 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출소자는 i) 기판, ii) 기판 위에 위치한 탄소나노튜브, 및 iii) 탄소나노튜브의 표면 위에 위치한 자성 입자를 포함한다. 자성 입자는 산화철을 포함할 수 있다. 기판은 하나 이상의 자성 소자를 포함할 수 있다.

하나 이상의 자성 소자는 탄소나노튜브 아래에 위치할 수 있다. 하나 이상의 자성 소자는 복수의 자성 소자들을 포함하고, 복수의 자성 소자들 중 둘 이상의 자성 소자들은 상호 이격되어 기판의 표면에 위치할 수 있다. 자성체는 네오디움(neodymium)을 포함할 수 있다.

탄소나노튜브는 다발로 형성되고, 다발의 평균 길이는 100㎛ 내지 300㎛일 수 있다. 다발의 평균 길이는 250㎛ 내지 280㎛일 수 있다. 기판의 판면에 수직인 방향으로 자른 탄소나노튜브의 단면은 삼각형 또는 직사각형일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자방출소자의 제조 방법은, i) 자성 입자가 부착된 탄소나노튜브를 포함하는 현탁액을 제공하는 단계, ii) 자성 소자를 포함하는 기판을 현탁액에 침지하는 단계, iii) 현탁액으로부터 탄소나노튜브를 기판 위에 부착시켜 전자방출소자를 제조하는 단계, 및 iv) 전자방출소자를 산처리하는 단계를 포함한다.

현탁액을 제공하는 단계는, i) 탄소나노튜브와 자성 입자를 황산 및 질산에 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계, ii) 혼합액을 초음파 분산시키는 단계, iii) 초음파 분산된 혼합액을 교반하는 단계, 및 iv) 교반된 혼합액을 여과하는 단계를 포함할 수 있다. 현탁액을 제공하는 단계는, i) 정제수, 분산제, 및 탄소나노튜브를 혼합한 수용액을 제공하는 단계, 및 ii) 수용액을 다시 초음파 분산시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

기판을 현탁액에 침지하는 단계에서, 자성체가 현탁액에 침지될 수 있다. 전자방출소자를 제조하는 단계에서, 기판의 딥코팅 속도는 0.2mm/s 내지 2.0mm/s일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 기판의 딥코팅 속도는 0.8mm/s 내지 1.4mm/s일 수 있다.

탄소나노튜브 다발의 길이 및 배열을 조절하여 전자방출소자의 전계 턴온 전기장을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 방출 전류가 크게 증가하고, 초소형 고해상도 엑스레이 시스템용 냉음극을 제조할 수 있으므로, 낮은 턴온 전압, 높은 방출 전류 및 장시간 안정성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자방출소자의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자방출소자의 개략적인 도면이다.
도 3은 도 1의 전자방출소자의 제조 방법의 개략적인 순서도이다.
도 4는 도 1의 전자방출소자를 제조하기 위한 제조 장치의 개략적인 도면이다.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 좀더 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90ㅀ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자방출소자(100)를 개략적으로 나타낸다. 도 1의 확대원에는 전자방출소자(100)에 포함된 탄소나노튜브(101)를 개략적으로 나타낸다. 도 1의 전자방출소자(100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전자방출소자를 다른 형태로도 변형할 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 전자방출소자(100)는 기판(10), 탄소나노튜브(101), 및 자성입자(20)를 포함한다. 탄소나노튜브(101)는 모여서 다발 형태로 형성된다. 이외에, 필요에 따라 전자방출소자(100)는 다른 소자들을 더 포함할 수 있다. 기판(10)은 스테인리스강(SUS) 또는 텅스텐(W) 등으로 제조할 수 있다. 탄소나노튜브(101)는 기판(10) 위에 위치한다. 즉, 후술하는 딥 코팅 등을 사용하여 기판(10) 위에 탄소나노튜브(101)를 부착할 수 있다.

도 1의 확대원에 도시한 바와 같이, 자성 입자(20)는 탄소나노튜브(101)의 표면 위에 위치한다. 자성 입자(20)로서 산화철, 예를 들면 Fe₃O₄ 등의 소재를 사용할 수 있다. 기판(10)은 자성소자(105)를 포함한다. 따라서 자성소자(105)의 자력에 의해 자성 입자(20)가 인력을 받으므로, 자성소자(105) 위에 자성입자(20)가 부착된 탄소나노튜브(101)를 형성할 수 있다. 따라서 후술하는 딥 코팅 등의 속도를 조절함으로써 자성소자(105) 위에 탄소나노튜브(101)를 부착하는 경우, 탄소나노튜브(101)의 다발의 배열 및 길이를 조절할 수 있다. 한편, 자력에 의해 탄소나노튜브(101)와 기판(10)과의 접합력을 증가시킬 수 있다.

도 1에는 도시한 바와 같이, 탄소나노튜브(101)는 함께 모여서 다발로 형성될 수 있다. 탄소나노튜브(101)의 다발의 길이는 100㎛ 내지 300㎛일 수 있다. 탄소나노튜브(101)의 다발의 길이가 너무 작은 경우, 탄소나노튜브(101)의 전자방출효율이 저하된다. 또한, 탄소나노튜브(101)의 다발 길이가 너무 큰 경우, 탄소나노튜브(101)가 잘 떨어져서 그 내구성이 저하된다. 따라서 탄소나노튜브(101)의 다발 길이를 전술한 범위로 조절한다. 좀더 바람직하게는, 탄소나노튜브(101)의 다발 길이를 250㎛ 내지 280㎛로 조절할 수 있다. 한편, 도 1의 확대원에 도시한 바와 같이, 기판(10)의 판면(103)에 수직인 방향으로 자른 탄소나노튜브(101)의 단면은 삼각형일 수 있다.

한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 자성 소자들(105)은 상호 이격되어 기판(10)의 표면에 위치한다. 자성 소자들(105)이 상호 이격되어 위치하므로, 탄소나노튜브(101)를 기판(10) 위에 균일하게 분포시킬 수 있다. 즉, 자성 소자들(105)은 기판(10)의 표면을 통하여 외부로 노출되거나 기판(10)의 표면을 통하여 노출되지 않고 기판(10)의 표면 바로 아래에 위치할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자방출소자(200)를 개략적으로 나타낸다. 도 2의 확대원에는 전자방출소자(200)에 포함된 탄소나노튜브(201)를 개략적으로 나타낸다. 도 2의 전자방출소자(200)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전자방출소자를 다른 형태로도 변형할 수 있다. 한편, 도 2의 전자방출소자(200)의 구조는 도 1의 전자방출소자(100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.

딥 코팅을 위해 기판(20)은 자성소자(105), 예를 들면 네오디움(Neodymium) 등을 포함할 수 있다. 딥 코팅에 의해 전자방출소자(200)를 제조하는 경우, 자성소자(105)의 자력으로 탄소나노튜브(201)를 끌어당겨서 기판(10)의 판면(103)에 탄소나노튜브(201)를 다발 형태로 부착할 수 있다. 한편, 도 2의 확대원에 도시한 바와 같이, 기판(10)의 판면(103)에 수직인 방향으로 자른 탄소나노튜브(201)의 단면은 직사각형일 수 있다.

도 3은 도 1의 전자방출소자(100)의 제조 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸다. 도 3의 전자방출소자의 제조 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전자방출소자의 제조 방법을 다른 형태로도 변형할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 전자방출소자(100)의 제조 방법은, 자성입자가 부착된 탄소나노튜브를 포함하는 현탁액을 제공하는 단계(S10), 자성체를 포함하는 기판을 현탁액에 침지하는 단계(S20), 탄소나노튜브를 기판 위에 부착하여 전자방출소자를 제조하는 단계(S30), 그리고 전자방출소자를 산처리하는 단계(S40)를 포함한다. 이외에, 전자방출소자(100)의 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.

먼저, 단계(S10)에서는 자성입자가 부착된 탄소나노튜브를 포함하는 현탁액을 제공한다. 자성입자가 부착된 탄소나노튜브를 제공하기 위해 자성 입자와 탄소나노튜브 분말을 사용할 수 있다. 자성 입자의 소재로서 산화철을 사용할 수 있다. 자성 입자를 탄소나노튜브와 혼합하여 사용하거나 탄소나노튜브에 자성 입자를 증착 또는 화학적으로 도핑할 수 있다. 자성 입자는 탄소나노튜브와 후술하는 기판과의 접착력을 향상시킨다. 한편, 현탁액을 제조하는 단계는, i) 탄소나노튜브와 자성 입자를 황산 및 질산에 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계, ii) 혼합액을 초음파 분산시키는 단계, iii) 초음파 분산된 혼합액을 교반하는 단계, 그리고 iv) 교반된 혼합액을 여과하는 단계를 포함한다. 탄소나노튜브와 자성 입자를 황산 및 질산에 혼합하여 불순물을 산세정하고 초음파 분산을 통하여 혼합액을 균일하게 분산시킨다. 또한, 혼합액을 여과함으로써 자성 입자가 부착된 탄소나노튜브를 추출할 수 있다. 이외에, 탄소나노튜브를 정제하는 단계는 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.

전술한 단계 이외에 현탁액을 제조하는 단계는 i) 정제수, 분산제, 및 탄소나노튜브를 혼합한 수용액을 제공하는 단계, 및 ii) 수용액을 다시 초음파 분산시키는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 단계들을 추가로 포함하여 양질의 현탁액를 제공할 수 있다. 분산제로서 도데실황산나트륨(sodium dodecyl sulfate, SDS)를 사용할 수 있다. 분산제는 절연체로서 기능한다.

다음으로, 단계(S20)에서는 자성 소자를 포함하는 기판을 현탁액에 침지한다. 여기서, 자성 소자를 현탁액에 침지함으로써 현탁액에 함유된 자성 입자가 부착된 탄소나노튜브를 기판측으로 끌어당길 수 있다. 즉, 단계(S30)에서는 현탁액으로부터 탄소나노튜브를 기판 위에 부착시켜 전자방출소자를 제조할 수 있다. 탄소나노튜브는 자성 입자와 기판에 포함된 자성 소자간의 자력에 의해 기판에 부착된다. 전술한 단계(S20) 및 단계(S30)을 도 4를 통하여 좀더 상세하게 설명한다.

도 4는 도 1의 전자방출소자(100)를 제조하기 위한 전자방출소자 제조 장치(300)를 개략적으로 나타낸다. 도 4의 전자방출소자 제조 장치(300)는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전자방출소자 제조 장치(300)를 다른 형태로도 변형할 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 전자방출소자 제조 장치(300)는 현탁액(30)이 수용된 작업조(32)와 컨트롤러(34)를 포함한다. 컨트롤러(34)를 통하여 기판(10)을 화살표로 나타낸 바와 같이 상하로 이동시켜서 현탁액(30)에 침지하거나 이로부터 빼낼 수 있다. 기판(10)의 표면에 위치한 자성 소자(105)를 현탁액(32)에 침지하는 경우, 현탁액(32)에 포함된 탄소나노튜브(미도시, 이하 동일)가 자성에 의해 자성 소자(105)에 부착된다. 따라서 탄소나노튜브가 기판(10)에 부착된 전자방출소자를 제조할 수 있다.

한편, 컨트롤러(34)에 의해 기판(10)의 딥 코팅 속도를 조절함으로써 기판(10)에 형성되는 탄소나노튜브의 다발의 길이 및 배열을 조절할 수 있다. 예를 들면, 기판(10)을 침지한 후 들어올리는 속도를 조절함으로써 탄소나노튜브의 다발의 길이 및 배열을 조절한다. 예를 들면, 기판(10)을 침지한 후 들어올리는 속도가 큰 경우, 도 1에 도시한 바와 같이 삼각형 형상의 단면을 가지는 탄소나노튜브를 제조할 수 있다. 이 경우, 탄소나노튜브의 길이는 비교적 짧을 수 있다. 또한, 기판(10)을 침지한 후 빼내는 속도가 작은 경우, 도 1에 도시한 바와 같이 직사각형 형상의 단면을 가지는 탄소나노튜브를 제조할 수 있다. 이 경우, 탄소나노튜브의 길이를 비교적 길게 형성할 수 있다. 전술한 방법을 통하여 탄소나노튜브 다발의 길이, 형상 또는 배열 등을 원하는 형태로 조절할 수 있다.

한편, 기판의 현탁액에 대한 딥 코팅 속도는 0.2mm/s 내지 2.0mm/s인 것인 바람직하다. 딥 코팅 속도가 너무 작은 경우, 탄소나노튜브 다발의 길이가 너무 길어져서 전자방출소자가 구조적으로 취약할 수 있다. 또한, 딥 코팅 속도가 너무 큰 경우, 탄소나노튜브 다발의 길이가 너무 작아져서 전자방출성능이 저하될 수 있다. 따라서 기판의 현탁액에 대한 딥 코팅 속도를 전술한 범위로 조절한다. 더욱 바람직하게는 기판의 현탁액에 대한 딥 코팅 속도는 0.8mm/s 내지 1.4mm/s일 수 있다.

다시 도 3으로 되돌아가면, 단계(S40)에서는 전자방출소자를 산처리한다. 제조한 전자방출소자를 산처리함으로써 전자방출소자에 묻은 분산제를 제거한다. 그 결과, 전자방출소자의 전자방출효율을 향상시킬 수 있다.

이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

실험예

스테인리스로 된 기판을 준비하였다. 기판의 표면에는 네오디움을 삽입하였다. 그리고 탄소나노튜브에 자성입자를 부착하기 위하여 50℃에서 20mg의 탄소나노튜브와 30mg의 페로센을 3ml의 벤젠에 혼합하여 500℃에서 12시간 동안 가열하여 반응물을 제조하였다. 제조한 반응물을 에탄올로 세척한 후 오븐에서 건조시켰다. 다음으로 자성입자가 부착된 탄소나노튜브를 50ml의 정제수 및 30mg의 도데실황산나트륨에 넣은 후 30분 동안 초음파 분산기로 분산시켜서 탄소나노튜브가 잘 분산된 현탁액을 제조하였다. 그리고 기판을 현탁액에 침지시켰다. 현탁액에 침지한 기판을 컨트롤러를 사용하여 일정한 속도로 들어올려 딥 코팅 방법으로 전자방출소자를 제조하였다. 그리고 제조한 전자방출소자를 산처리하여 전자방출소자에 묻은 분산제를 제거하였다.

전술한 방법으로 제조한 전자방출소자에 형성된 탄소나노튜브의 길이를 마이크로소프트 2007 비지오 프로그램을 이용하여 측정하였다. 또한, 제조된 전자방출소자를 홀더에 고정한 후 반대편에 양극으로서 ITO 기판을 위치시켰다. 음극인 전자방출소자와 양극 사이의 거리를 1mm로 고정한 후 전자방출소자의 전계방출특성을 실험하였다.

실험예 1

0.2mm/s의 속도로 기판을 딥코팅하여 기판위에 탄소나노튜브를 부착시켰다. 나머지 실험과정은 전술한 실험예와 동일하였다.

실험예 2

0.4mm/s의 속도로 기판을 딥코팅하여 기판위에 탄소나노튜브를 부착시켰다. 나머지 실험과정은 전술한 실험예와 동일하였다.

실험예 3

0.6mm/s의 속도로 기판을 딥코팅하여 기판위에 탄소나노튜브를 부착시켰다. 나머지 실험과정은 전술한 실험예와 동일하였다.

실험예 4

0.8mm/s의 속도로 기판을 딥코팅하여 기판위에 탄소나노튜브를 부착시켰다. 나머지 실험과정은 전술한 실험예와 동일하였다.

실험예 5

1.0mm/s의 속도로 기판을 딥코팅하여 기판위에 탄소나노튜브를 부착시켰다. 나머지 실험과정은 전술한 실험예와 동일하였다.

실험예 6

1.2mm/s의 속도로 기판을 딥코팅하여 기판위에 탄소나노튜브를 부착시켰다. 나머지 실험과정은 전술한 실험예와 동일하였다.

실험예 7

1.4mm/s의 속도로 기판을 딥코팅하여 기판위에 탄소나노튜브를 부착시켰다. 나머지 실험과정은 전술한 실험예와 동일하였다.

실험예 8

1.6mm/s의 속도로 기판을 딥코팅하여 기판위에 탄소나노튜브를 부착시켰다. 나머지 실험과정은 전술한 실험예와 동일하였다.

실험예 9

1.8mm/s의 속도로 기판을 딥코팅하여 기판위에 탄소나노튜브를 부착시켰다. 나머지 실험과정은 전술한 실험예와 동일하였다.

실험예 10

2.0mm/s의 속도로 기판을 딥코팅하여 기판위에 탄소나노튜브를 부착시켰다. 나머지 실험과정은 전술한 실험예와 동일하였다.

실험결과

실험예 1 내지 실험예 10에 따라 제조한 탄소나노튜브의 다발의 평균 길이와 문턱전계의 측정 결과를 하기의 표 1에 나타낸다.

표 1에 기재한 바와 같이, 딥코팅 속도가 점차 증가함에 따라 기판 위에 형성되는 탄소나노튜브의 다발의 길이가 점차적으로 작아졌다. 이에 따라 제조된 전자방출소자의 문턱전계의 크기도 점차 증가하였다. 그리고 실험예 1 내지 실험예 4에서는 문턱전계의 크기가 거의 상호 동일한 것을 관찰할 수 있었다. 따라서 공정 시간과 전자방출소자의 구조적인 안정성 등을 고려시 실험예 4에서 0.8mm/s의 딥 코팅속도로 기판 위에 탄소나노튜브를 형성하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 실험예 7에서 문턱전계의 크기가 1V/㎛로 낮아지므로, 기판의 딥코팅 속도를 1.4mm/s로 조절하여 250㎛의 평균 길이를 가지는 탄소나노튜브 다발을 형성하는 것이 바림직하다는 것을 알 수 있었다. 문턱전계의 크기가 1V/㎛ 이하인 경우, 전자방출소자의 전자방출성능을 비교적 크게 향상시킬 수 있었다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

10. 기판 20. 자성입자
30. 현탁액 32. 작업조
34. 컨트롤러 100, 200. 전자방출소자
101, 201. 탄소나노튜브 103. 판면
105. 자성소자 300. 전자방출소자 제조 장치

Claims (15)

1. 기판,
   상기 기판 위에 위치한 탄소나노튜브, 및
   상기 탄소나노튜브의 표면 위에 위치한 자성 입자
   를 포함하는 전자방출소자.
2. 제1항에 있어서,
   상기 자성 입자는 산화철을 포함하는 전자방출소자.
3. 제2항에 있어서,
   상기 기판은 하나 이상의 자성 소자를 포함하는 전자방출소자.
4. 제3항에 있어서,
   상기 하나 이상의 자성 소자는 상기 탄소나노튜브 아래에 위치하는 전자방출소자.
5. 제4항에 있어서,
   상기 하나 이상의 자성 소자는 복수의 자성 소자들을 포함하고, 상기 복수의 자성 소자들 중 둘 이상의 자성 소자들은 상호 이격되어 상기 기판의 표면에 위치하는 전자방출소자.
6. 제5항에 있어서,
   상기 자성체는 네오디움(neodymium)을 포함하는 전자방출소자.
7. 제1항에 있어서,
   상기 탄소나노튜브는 다발로 형성되고, 상기 다발의 평균 길이는 100㎛ 내지 300㎛인 전자방출소자.
8. 제7항에 있어서,
   상기 다발의 평균 길이는 250㎛ 내지 280㎛인 전자방출소자.
9. 제1항에 있어서,
   상기 기판의 판면에 수직인 방향으로 자른 상기 탄소나노튜브의 단면은 삼각형 또는 직사각형인 전자방출소자.
10. 자성 입자가 부착된 탄소나노튜브를 포함하는 현탁액을 제공하는 단계,
    자성 소자를 포함하는 기판을 상기 현탁액에 침지하는 단계,
    상기 현탁액으로부터 상기 탄소나노튜브를 상기 기판 위에 부착시켜 전자방출소자를 제조하는 단계, 및
    상기 전자방출소자를 산처리하는 단계
    를 포함하는 전자방출소자의 제조 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 현탁액을 제공하는 단계는,
    상기 탄소나노튜브와 상기 자성 입자를 황산 및 질산에 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계,
    상기 혼합액을 초음파 분산시키는 단계,
    상기 초음파 분산된 혼합액을 교반하는 단계, 및
    상기 교반된 혼합액을 여과하는 단계
    를 포함하는 전자방출소자의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서,
    정제수, 분산제, 및 상기 탄소나노튜브를 혼합한 수용액을 제공하는 단계, 및
    상기 수용액을 다시 초음파 분산시키는 단계
    를 더 포함하는 전자방출소자의 제조 방법.
13. 제10항에 있어서,
    상기 기판을 상기 현탁액에 침지하는 단계에서, 상기 자성체가 상기 현탁액에 침지되는 전자방출소자의 제조 방법.
14. 제10항에 있어서,
    상기 전자방출소자를 제조하는 단계에서, 상기 기판의 딥코팅 속도는 0.2mm/s 내지 2.0mm/s인 전자방출소자의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 기판의 딥코팅 속도는 0.8mm/s 내지 1.4mm/s인 전자방출소자의 제조 방법.

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