KR20200055350A - Emitter for x-ray tube and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20200055350A
KR20200055350A KR1020180138908A KR20180138908A KR20200055350A KR 20200055350 A KR20200055350 A KR 20200055350A KR 1020180138908 A KR1020180138908 A KR 1020180138908A KR 20180138908 A KR20180138908 A KR 20180138908A KR 20200055350 A KR20200055350 A KR 20200055350A
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류제황
여승준
조종길
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주식회사 씨에이티빔텍
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Abstract

The present invention relates to an emitter for an X-ray tube with improved electron emission efficiency and a manufacturing method thereof. The manufacturing method thereof may comprise the steps of: preparing a lower substrate; forming a cathode electrode layer by applying a metal material on the lower substrate; forming a catalyst blocking layer, which blocks a catalyst from moving to the cathode electrode layer, on the cathode electrode layer; forming a catalyst layer on the catalyst blocking layer; forming a catalyst control layer by applying a photosensitive carbon composite material on the catalyst layer; preparing a CNT growth unit in a predetermined pattern on the catalyst layer by a lithography process; and growing CNT in the CNT growth unit.

Description

엑스레이 튜브용 에미터 및 이의 제작방법{EMITTER FOR X-RAY TUBE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Emitter for X-ray tube and its manufacturing method {EMITTER FOR X-RAY TUBE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 엑스레이 튜브용 에미터 및 이의 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엑스레이 튜브용 에미터의 제작과정에서 촉매가 누출되는 것을 방지하여 엑스레이 튜브의 전극 구조 위에 전자방출 소자인 CNT를 균일하고 안정적으로 성장시킬 수 있어서 전자 방출 효율이 향상되는 엑스레이 튜브용 에미터 및 이의 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to an emitter for an X-ray tube and a method for manufacturing the same, and more specifically, to prevent the catalyst from leaking during the manufacturing process of an emitter for an X-ray tube, uniformly emit CNT, an electron-emitting device, on the electrode structure of the X-ray tube. The present invention relates to an emitter for an X-ray tube, which can stably grow and improve electron emission efficiency, and a method for manufacturing the same.

일반적으로 엑스레이 소스는 엑스레이를 발생시키는 장치로서, 진공관 내에 음극과 양극으로 구성된 엑스레이 튜브, 엑스레이 튜브에 고전압을 인가하기 위한 고전압 제어 및 발생장치 및 엑스레이 튜브에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉각장치 등으로 구성된다. In general, an X-ray source is an apparatus for generating X-rays, and includes an X-ray tube composed of a cathode and an anode in a vacuum tube, a high-voltage control and generator for applying high voltage to the X-ray tube, and a cooling device for cooling heat generated in the X-ray tube. do.

기존의 엑스레이 소스는 텅스텐 필라멘트와 같은 전자원을 고온으로 가열하여 방출된 전자를 타겟에 충돌시켜 발생시키나, 순간적인 스위칭이나 전류 변조가 어려우므로 디지털 방식으로 구동되는 것이 난해할 뿐만 아니라, 높은 소비전력, 방출되는 전자의 에너지 분포 및 방향성, 전자 집속의 어려움 등의 단점이 존재하였다. Existing X-ray sources generate electrons, such as tungsten filament, by heating at a high temperature to collide with emitted electrons, but it is difficult to operate digitally because of difficulty in instantaneous switching or current modulation, as well as high power consumption. , There were disadvantages such as energy distribution and direction of emitted electrons, difficulty in focusing electrons, and the like.

따라서, 전계 방출원으로 CNT를 이용한 엑스레이 튜브의 개발이 활발하게 진행 중이다. 탄소 나노튜브는 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. Therefore, development of an X-ray tube using CNT as a field emission source is actively underway. Carbon nanotubes are carbon allotropes made of carbon, and one carbon atom is combined with another carbon atom in a hexagonal honeycomb pattern to form a tube, and has been applied in various electric and electronic fields.

종래에는 한국등록특허 제 10-0851950호에서 촉매 금속층 상부에 레지스터를 이용하여 리소그라피 공정에 의해 원하는 패턴을 형성한 후, 그 패턴상에 전자방출 소자인 탄소나노튜브를 성장시킴으로써 원하는 위치에 원하는 모양의 전자방출 소자를 형성할 수 있도록 하였으나, 이 경우 엑스레이 튜브용 에미터의 제작과정, 특히 열처리 과정에서 촉매 금속층에 포함된 촉매가 캐소드 전극이나 기판으로 확산 내지 누출되는 문제가 발생하여 CNT가 안정적으로 성장이 되지 않는 문제가 있었다. In the related art, in Korean Patent Registration No. 10-0851950, a desired pattern is formed in a desired position by forming a desired pattern by a lithography process using a resistor on a catalyst metal layer, and then growing an electron-emitting device carbon nanotube on the pattern. Although it is possible to form an electron-emitting device, in this case, the catalyst contained in the catalyst metal layer diffuses or leaks to the cathode electrode or the substrate during the manufacturing process of the emitter for the X-ray tube, especially in the heat treatment process, and the CNT grows stably. There was a problem that this was not.

본 발명의 과제는 촉매 차단층을 이용하여 CNT를 균일하고 안정적으로 성장시킬 수 있어서 전자 방출 효율이 향상되는 엑스레이 튜브용 에미터 및 이의 제작방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide an emitter for an X-ray tube that can uniformly and stably grow CNTs using a catalyst barrier layer, thereby improving electron emission efficiency, and a method for manufacturing the same.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스레이 튜브용 에미터의 제작 방법은 하부 기판을 마련하는 단계; 상기 하부 기판 상에 금속물을 도포하여 캐소드 전극층을 형성하는 단계; 상기 캐소드 전극층 상에 촉매가 상기 캐소드 전극층으로 이동하는 것을 차단하는 촉매 차단층을 형성하는 단계; 상기 촉매 차단층 상에 촉매층을 형성하는 단계; 상기 촉매층 상에 감광성 탄소복합재료를 도포하여 촉매 제어층을 형성하는 단계; 리소그라피 공정에 의해 상기 촉매층에 일정 패턴으로 CNT 성장부를 마련하는 단계; 및 상기 CNT 성장부에 CNT를 성장시키는 단계;를 포함할 수 있다.A method of manufacturing an emitter for an X-ray tube according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of providing a lower substrate; Forming a cathode electrode layer by applying a metal material on the lower substrate; Forming a catalyst blocking layer on the cathode electrode layer to block the catalyst from moving to the cathode electrode layer; Forming a catalyst layer on the catalyst blocking layer; Forming a catalyst control layer by applying a photosensitive carbon composite material on the catalyst layer; Providing a CNT growth portion in a predetermined pattern on the catalyst layer by a lithography process; And growing CNTs in the CNT growth part.

일 실시예에 따르면, 상기 하부 기판은 실리콘 또는 유리 재질로 형성될 수 있다.According to one embodiment, the lower substrate may be formed of silicon or glass.

일 실시예에 따르면, 상기 하부 기판 상에 금속물을 도포하여 캐소드 전극층을 형성하는 단계는, 상기 하부 기판 상에 금속박막을 증착할 수 있다.According to an embodiment, the step of forming a cathode electrode layer by applying a metal material on the lower substrate may deposit a metal thin film on the lower substrate.

일 실시예에 따르면, 상기 금속물은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 납(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리디움(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 또는 이들의 합금 가운데 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the metal is silver (Ag), magnesium (Mg), aluminum (Al), platinum (Pt), lead (Pd), gold (Au), nickel (Ni), neodymium (Nd), Iridium (Ir), chromium (Cr), lithium (Li), calcium (Ca), or alloys thereof.

일 실시예에 따르면, 상기 촉매 차단층은 SiOX, SiNX, 알루미나(Al2O3) 가운데 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the catalyst blocking layer may include at least one of SiO X , SiN X , and alumina (Al 2 O 3 ).

일 실시예에 따르면, 상기 촉매 차단층의 두께는 1~20nm로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to one embodiment, the thickness of the catalyst barrier layer may be characterized in that formed to 1 ~ 20nm.

일 실시예에 따르면, 상기 촉매 제어층은 액상의 상기 감광성 탄소복합재료를 상기 촉매 차단층 위에 스핀 코팅 또는 슬릿 코팅하여 형성될 수 있다. According to one embodiment, the catalyst control layer may be formed by spin coating or slit coating the liquid photosensitive carbon composite material on the catalyst blocking layer.

일 실시예에 따르면, 상기 촉매 제어층은 그라파이트 또는 유기물을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the catalyst control layer may include graphite or an organic material.

일 실시예에 따르면, 상기 촉매층은, 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co) 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the catalyst layer may include at least one selected from nickel (Ni), iron (Fe), and cobalt (Co).

일 실시예에 따르면, 상기 촉매층은, 열증착(thermal evaporation)법, 스퍼터링(sputtering)법, 전자빔증착(electron beam evaporation)법, 화학기상증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition) 중 선택된 하나의 공정을 통해 형성될 수 있다.According to one embodiment, the catalyst layer, a thermal evaporation (thermal evaporation) method, sputtering (sputtering) method, electron beam evaporation (electron beam evaporation) method, through chemical vapor deposition (CVD: Chemical Vapor Deposition) through one selected process Can be formed.

일 실시예에 따르면, 리소그라피 공정에 의해 상기 촉매층에 일정 패턴으로 CNT 성장부를 마련하는 단계는, 400 ~ 1000℃의 온도에서 상기 감광성 탄소복합재료를 소결하는 과정과, 포토마스크를 이용하여 상기 감광성 탄소복합재료를 UV 노광 처리 후에 현상하여 상기 촉매층 상에 일정 패턴의 CNT 성장부를 형성하고, 상기 노광 및 현상 후에 상기 촉매층 또는 상기 촉매층 및 상기 촉매 차단층을 에칭하여 제거하는 과정을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of providing a CNT growth portion in a predetermined pattern on the catalyst layer by a lithography process is a process of sintering the photosensitive carbon composite material at a temperature of 400 to 1000 ° C., and using the photomask, the photosensitive carbon. The composite material may be developed after UV exposure treatment to form a CNT growth portion having a predetermined pattern on the catalyst layer, and etching and removing the catalyst layer or the catalyst layer and the catalyst blocking layer after the exposure and development.

일 실시예에 따르면, 상기 CNT를 성장시키는 단계는, 상기 촉매층 또는 상기 촉매층 및 상기 촉매 차단층을 에칭하여 제거한 다음에 진공상태에서 상기 CNT 성장부 및 상기 촉매층을 600 ~ 1000℃의 온도에서 1~ 600분간 용융하는 과정을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the step of growing the CNT, the catalyst layer or the catalyst layer and the catalyst blocking layer is removed by etching, and then the CNT growth portion and the catalyst layer in a vacuum state at a temperature of 600 to 1000 ° C. It may include a process of melting for 600 minutes.

일 실시예에 따르면, 상기 열처리 후에 상기 촉매층의 촉매가 상기 CNT 성장부 내부로 유입되고, 상기 CNT 성장부 내부에서 CNT 성장을 위한 씨드가 형성될 수 있다. According to one embodiment, after the heat treatment, the catalyst of the catalyst layer is introduced into the CNT growth portion, and a seed for CNT growth may be formed inside the CNT growth portion.

일 실시예에 따르면, 상기 CNT를 성장시키는 단계는, 상기 CNT 성장부을 어닐링(annealing)하는 과정과, 상기 CNT 성장부에 탄화수소 기체를 공급하는 플라스마 화학증착(PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vapor De position) 공정 또는 열화학증착공정 (Thermal CVD, Thermal Chemical Vapor Deposition)을 통해 상기 촉매 제어층 상에 CNT를 성장시키는 과정을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the step of growing the CNT, the process of annealing the CNT growth portion (annealing), and plasma chemical vapor deposition (PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vapor De position) process to supply a hydrocarbon gas to the CNT growth portion Or it may include a process of growing CNT on the catalyst control layer through a thermal chemical vapor deposition process (Thermal CVD, Thermal Chemical Vapor Deposition).

본 발명에 따른 엑스레이 튜브용 에미터는, 하부 기판을 마련하는 단계; 상기 하부 기판 상에 금속물을 도포하여 캐소드 전극층을 형성하는 단계; 상기 캐소드 전극층 상에 촉매가 상기 캐소드 전극층으로 이동하는 것을 차단하는 촉매 차단층을 형성하는 단계; 상기 촉매 차단층 상에 촉매층을 형성하는 단계; 상기 촉매층 상에 감광성 탄소복합재료를 도포하여 촉매 제어층을 형성하는 단계; 리소그라피 공정에 의해 상기 촉매층에 일정 패턴으로 CNT 성장부를 마련하는 단계; 및 상기 CNT 성장부에 CNT를 성장시키는 단계;를 포함하는 방법에 의해 제작될 수 있다.The emitter for an X-ray tube according to the present invention comprises the steps of: providing a lower substrate; Forming a cathode electrode layer by applying a metal material on the lower substrate; Forming a catalyst blocking layer on the cathode electrode layer to block the catalyst from moving to the cathode electrode layer; Forming a catalyst layer on the catalyst blocking layer; Forming a catalyst control layer by applying a photosensitive carbon composite material on the catalyst layer; Providing a CNT growth portion in a predetermined pattern on the catalyst layer by a lithography process; And growing CNTs in the CNT growth part.

본 발명에 따른 엑스레이 튜브용 에미터는, 하부 기판; 상기 하부 기판상에 형성된 캐소드 전극층; 상기 캐소드 전극층 상에 형성되고, 촉매가 상기 캐소드 전극층으로 이동하는 것을 차단하는 촉매 차단층; 및 상기 촉매 차단층 상에 성장하여 전자를 방출하는 CNT;를 포함할 수 있다.Emitter for an X-ray tube according to the present invention, the lower substrate; A cathode electrode layer formed on the lower substrate; A catalyst blocking layer formed on the cathode electrode layer and blocking catalyst from moving to the cathode electrode layer; And CNTs growing on the catalyst blocking layer to emit electrons.

일 실시예에 따르면, 상기 하부 기판은 실리콘 또는 유리 재질로 형성될 수 있다. According to one embodiment, the lower substrate may be formed of silicon or glass.

일 실시예에 따르면, 상기 촉매 차단층은 SiOX, SiNX, 알루미나(Al2O3) 가운데 적어도 하나를 포함하고, 상기 촉매 차단층의 두께는 1~20nm로 형성될 수 있다.According to an embodiment, the catalyst blocking layer may include at least one of SiO X , SiN X , and alumina (Al 2 O 3 ), and the thickness of the catalyst blocking layer may be 1 to 20 nm.

본 발명에 따르면, 엑스레이 튜브용 에미터의 제작과정에서 촉매가 캐소드 전극이나 기판으로 누출되는 것을 방지할 수 있다. According to the present invention, it is possible to prevent the catalyst from leaking to the cathode electrode or the substrate during the manufacturing process of the emitter for the X-ray tube.

또한, 엑스레이 튜브의 전극 구조 위에 전자방출 소자인 CNT를 균일하고 안정적으로 성장시킬 수 있어서 전자 방출 효율이 향상될 수 있다. In addition, electron emission efficiency can be improved by uniformly and stably growing CNT, which is an electron-emitting device, on the electrode structure of the X-ray tube.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 튜브용 에미터의 측면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법에 대한 블록도.
도 3 내지 도 9은 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법을 설명하기 위한 도면.
1 is a side view of an emitter for an X-ray tube according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram of a method for manufacturing an emitter for an X-ray tube according to an embodiment of the present invention.
3 to 9 are views for explaining a method of manufacturing an emitter for an X-ray tube.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 엑스레이 튜브용 에미터 및 이의 제작방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다. Hereinafter, an emitter for an X-ray tube and a method of manufacturing the same according to a preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, the same reference numerals are used for the same components, and repeated descriptions and detailed descriptions of well-known functions and components that may unnecessarily obscure the subject matter of the invention are omitted. Embodiments of the invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for a more clear description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 튜브용 에미터의 측면도이다. 1 is a side view of an emitter for an X-ray tube according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 엑스레이 튜브용 에미터(100)는 하부 기판(110)과, 캐소드 전극층(120)과, 촉매 차단층(130)과, CNT(150)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the emitter 100 for an X-ray tube may include a lower substrate 110, a cathode electrode layer 120, a catalyst blocking layer 130, and a CNT 150.

하부 기판(110)은 유리 또는 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 일례로, 하부 기판(110)은 사각 형상의 실리콘 웨이퍼로 형성될 수 있다. 이러한 하부 기판(110)의 형상은 한정되지 않으며, 필요에 따라 다양한 형태로 제작 가능하다. The lower substrate 110 may be formed of glass or silicon. For example, the lower substrate 110 may be formed of a square shape silicon wafer. The shape of the lower substrate 110 is not limited, and may be manufactured in various forms as necessary.

캐소드 전극층(120)은 하부 기판(110) 상에 형성될 수 있다. 캐소드 전극층(120)은 금속재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 캐소드 전극층(120)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 납(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리디움(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다. 그리고, 캐소드 전극층(120)은 하부 기판(110) 상에 0.1 ~ 1.0 ㎛의 두께의 금속 박막으로 증착될 수 있다. The cathode electrode layer 120 may be formed on the lower substrate 110. The cathode electrode layer 120 may be formed of a metal material. Specifically, the cathode electrode layer 120 is silver (Ag), magnesium (Mg), aluminum (Al), platinum (Pt), lead (Pd), gold (Au), nickel (Ni), neodymium (Nd), iri Dium (Ir), chromium (Cr), lithium (Li), calcium (Ca), or alloys thereof. In addition, the cathode electrode layer 120 may be deposited as a metal thin film having a thickness of 0.1 to 1.0 μm on the lower substrate 110.

촉매 차단층(130)은 캐소드 전극층(120) 상에 형성될 수 있다. 촉매 차단층(130)은 도 1과 같이 캐소드 전극층(120) 상에 복수로 구비되어 상호 이격 배치될 수도 있고, 하나의 층으로 캐소드 전극층(120) 전체를 덮는 넓은 층으로 형성될 수도 있다. 다만, 이러한 촉매 차단층(130)의 개수, 배치 위치, 및 간극은 적절히 조절 가능하다. The catalyst blocking layer 130 may be formed on the cathode electrode layer 120. The catalyst blocking layer 130 may be provided on a plurality of cathode electrode layers 120 and spaced apart from each other as shown in FIG. 1, or may be formed of a wide layer covering the entire cathode electrode layer 120 with one layer. However, the number, placement position, and clearance of the catalyst blocking layer 130 may be appropriately adjusted.

촉매 차단층(130)은 실리콘 산화물(SiOX), 실리콘질화물(SiNX), 알루미나(Al2O3) 가운데 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 캐소드 전극층(120) 상에 1 ~ 20 nm의 두께로 증착될 수 있다. The catalyst blocking layer 130 may be formed of at least one of silicon oxide (SiO X ), silicon nitride (SiN X ), and alumina (Al 2 O 3 ), and has a thickness of 1 to 20 nm on the cathode electrode layer 120. It can be deposited.

촉매 차단층(130)은 엑스레이 튜브용 에미터(100)의 제작과정에서 후술할 촉매층(140)에 포함된 촉매가 캐소드 전극층(120)이나 하부 기판(110)으로 이동하는 것을 막을 수 있다.The catalyst blocking layer 130 may prevent the catalyst included in the catalyst layer 140 to be described later in the process of manufacturing the emitter 100 for the X-ray tube from moving to the cathode electrode layer 120 or the lower substrate 110.

이처럼 캐소드 전극층(120) 상에 촉매 차단층(130)이 형성됨에 따라 촉매가 캐소드 전극층(120)이나 하부 기판(110)으로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 촉매 차단층(130) 상에 촉매가 안정적으로 CNT 성장을 위한 씨드(seed)를 형성할 수 있고, 전자방출 소자인 CNT가 촉매 차단층(130) 상에서 균일하고 안정적으로 성장될 수 있다. As such, as the catalyst blocking layer 130 is formed on the cathode electrode layer 120, it is possible to prevent the catalyst from leaking into the cathode electrode layer 120 or the lower substrate 110. Therefore, the catalyst can stably form a seed for CNT growth on the catalyst blocking layer 130, and the electron-emitting device CNT can be uniformly and stably grown on the catalyst blocking layer 130.

다만, 촉매 차단층(130)은 실리콘 산화물(SiOX), 실리콘질화물(SiNX), 알루미나(Al2O3) 가운데 적어도 하나의 재질로 형성되어 절연 박막으로서의 성질도 갖게 된다. However, the catalyst blocking layer 130 is formed of at least one of silicon oxide (SiO X ), silicon nitride (SiN X ), and alumina (Al 2 O 3 ), and thus has properties as an insulating thin film.

따라서, 촉매 차단층(130)이 너무 두껍게 형성되는 경우, 즉 20nm보다 더 크게 형성되는 경우에는 캐소드 전극층(120)을 통하여 들어오는 외부 전원이 촉매 차단층(130)에서 차단되어 CNT(150)로 전달되지 않을 수 있기 때문에 촉매 차단층(130)의 두께는 상술한 바와 같이 20nm보다 작게 형성되는 것이 좋다. Accordingly, when the catalyst blocking layer 130 is formed too thick, that is, larger than 20 nm, external power input through the cathode electrode layer 120 is blocked from the catalyst blocking layer 130 and transferred to the CNT 150 Since it may not be, the thickness of the catalyst blocking layer 130 is preferably smaller than 20 nm as described above.

또한, 촉매 차단층(130)이 너무 얇게 형성되는 경우, 즉 1nm보다 더 작게 형성되는 경우에는 엑스레이 튜브용 에미터(100)의 제작과정에서 촉매층(140)에 포함된 촉매가 캐소드 전극층(120)이나 하부 기판(110)으로 이동하는 것을 차단하지 못할 수 있기 때문에 상술한 바와 같이 1nm보다 더 크게 형성되는 것이 좋다. In addition, when the catalyst blocking layer 130 is formed too thin, that is, smaller than 1 nm, the catalyst included in the catalyst layer 140 in the process of manufacturing the emitter 100 for the X-ray tube is the cathode electrode layer 120 However, since it may not be prevented from moving to the lower substrate 110, it is preferable to be formed larger than 1 nm as described above.

CNT(Carbon Nano Tube: 탄소나노튜브, 150)는 전계 방출 방식으로 전자를 방출하는 것으로, 촉매 차단층(130) 상에 형성될 수 있다. CNT(150)는 촉매 차단층(130) 상에 수직 방향 또는 촉매 차단층(130) 상에서 상방으로 경사지게 형성될 수 있다. 구체적으로, CNT(150)는 탄화수소 기체를 공급하는 플라스마 화학증착(PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vapor De position) 공정 또는 열화학증착공정 (Thermal CVD, Thermal Chemical Vapor Deposition)을 통해 촉매 차단층(130) 상에 수직 방향으로 성장되어 마련될 수 있다. 이러한 CNT(150)의 구체적인 성장 방법은 후술하기로 한다. Carbon nanotube (CNT) 150 emits electrons in an electric field emission method, and may be formed on the catalyst blocking layer 130. The CNT 150 may be formed vertically on the catalyst blocking layer 130 or inclined upward on the catalyst blocking layer 130. Specifically, the CNT 150 is on the catalyst blocking layer 130 through a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process or a thermal chemical vapor deposition (PECVD) process that supplies a hydrocarbon gas. It may be provided by growing in the vertical direction. The specific growth method of the CNT 150 will be described later.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법에 대한 블록도이다. 그리고, 도 3 내지 도 8은 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a block diagram of a method for manufacturing an emitter for an X-ray tube according to an embodiment of the present invention. In addition, FIGS. 3 to 8 are views for explaining a method of manufacturing an emitter for an X-ray tube.

도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법(S100)은 하부 기판을 마련하는 단계(S110)와, 캐소드 전극층을 형성하는 단계(S120)와, 촉매 차단층을 형성하는 단계(S130)와, 촉매층을 형성하는 단계(S140)와, 촉매 제어층을 형성하는 단계(S150)와, CNT 성장부를 마련하는 단계(S160), 및 CNT를 성장시키는 단계(S170)를 포함한다. 2 to 8, the method for manufacturing an emitter for an X-ray tube (S100) includes preparing a lower substrate (S110), forming a cathode electrode layer (S120), and forming a catalyst blocking layer. The steps include (S130), forming a catalyst layer (S140), forming a catalyst control layer (S150), preparing a CNT growth unit (S160), and growing a CNT (S170). do.

하부 기판을 마련하는 단계(S110)에서는 유리 또는 실리콘 재질로 형성되는하부 기판(110)을 마련한다. 일례로, 하부 기판(110)은 사각의 얇은 판(실리콘 웨이퍼) 형상으로 형성될 수 있으며, 캐소드 전극층을 형성하는 단계(S120) 전에 클리닝 과정을 거쳐 전처리될 수 있다. In the step (S110) of preparing the lower substrate, the lower substrate 110 formed of glass or silicon is prepared. In one example, the lower substrate 110 may be formed in a rectangular thin plate (silicon wafer) shape, and may be pre-treated through a cleaning process before the step of forming the cathode electrode layer (S120).

캐소드 전극층을 형성하는 단계(S120)에서는 하부 기판(110) 상에 금속물을 도포하여 캐소드 전극층(120)을 형성할 수 있다. 캐소드 전극층(120)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 납(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리디움(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다. 캐소드 전극층(120)은 진공 증착 공정을 통해 하부 기판(110) 상에 금속박막으로 형성될 수 있으며, 0.1 ~ 1.0 ㎛의 두께로 증착될 수 있다. In the forming of the cathode electrode layer (S120), the cathode electrode layer 120 may be formed by coating a metal material on the lower substrate 110. The cathode electrode layer 120 includes silver (Ag), magnesium (Mg), aluminum (Al), platinum (Pt), lead (Pd), gold (Au), nickel (Ni), neodymium (Nd), and iridium (Ir) ), Chromium (Cr), lithium (Li), calcium (Ca), or alloys thereof. The cathode electrode layer 120 may be formed of a metal thin film on the lower substrate 110 through a vacuum deposition process, and may be deposited to a thickness of 0.1 to 1.0 μm.

촉매 차단층을 형성하는 단계(S130)에서는 캐소드 전극층(120) 상에 촉매가 캐소드 전극층(120)으로 이동하는 것을 차단하는 촉매 차단층(130)을 형성한다. 촉매 차단층(130)은 산화막으로서, 예를 들면 이산화 규소(SiO2), 실리콘질화물(SiNX), 알루미나(Al2O3) 가운데 적어도 하나로 형성될 수 있다. In step S130 of forming a catalyst blocking layer, a catalyst blocking layer 130 is formed on the cathode electrode layer 120 to block the catalyst from moving to the cathode electrode layer 120. The catalyst blocking layer 130 may be formed of at least one of silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN X ), and alumina (Al 2 O 3 ), as an oxide layer.

촉매 차단층(130)은 캐소드 전극층(120) 상에 1 ~ 20nm의 두께로 증착될 수 있고, 보다 구체적으로 촉매 차단층(130)은 스퍼터링(Sputtering), 스크린 프린팅(screen printing), PECVD, APCVD(Atomic pressure Chemical Vapor Deposition), LPCVD(Low pressure Chemical Vapor Deposition), 전자선 증착법 중 선택된 하나의 공정을 통해 캐소드 전극층(120) 상에 형성될 수 있다. The catalyst blocking layer 130 may be deposited on the cathode electrode layer 120 to a thickness of 1 to 20 nm, and more specifically, the catalyst blocking layer 130 may be sputtered, screen printing, PECVD, APCVD. (Atomic pressure Chemical Vapor Deposition), LPCVD (Low pressure Chemical Vapor Deposition), may be formed on the cathode electrode layer 120 through a process selected from electron beam deposition.

촉매 차단층(130)은 후술할 CNT 성장을 위한 씨드 형성을 위한 열처리 과정에서 촉매층(140)에 포함된 촉매가 캐소드 전극층(120)이나 하부 기판(110)으로 이동하는 것을 막을 수 있고, 이에 따라 촉매가 캐소드 전극층(120)이나 하부 기판(110)으로 누출되는 것을 방지할 수 있다. The catalyst blocking layer 130 may prevent the catalyst included in the catalyst layer 140 from moving to the cathode electrode layer 120 or the lower substrate 110 in the heat treatment process for seed formation for CNT growth, which will be described later. The catalyst may be prevented from leaking to the cathode electrode layer 120 or the lower substrate 110.

촉매 차단층(130)이 20nm보다 더 크게 형성되는 경우에는 캐소드 전극층(120)을 통하여 들어오는 외부 전원이 촉매 차단층(130)에서 차단되어 CNT(150)로 전달되지 않을 수 있고, 촉매 차단층(130)이 1nm보다 더 작게 형성되는 경우에는 엑스레이 튜브용 에미터(100)의 제작과정에서 촉매층(140)에 포함된 촉매가 캐소드 전극층(120)이나 하부 기판(110)으로 이동하는 것을 차단하지 못할 수 있기 때문에, 촉매 차단층(130)의 두께가 1nm ~ 20nm로 형성되는 것이 바람직한 것은 상술한 바와 같다. When the catalyst blocking layer 130 is formed to be larger than 20 nm, external power input through the cathode electrode layer 120 may be blocked from the catalyst blocking layer 130 and not delivered to the CNT 150, and the catalyst blocking layer ( When 130) is formed smaller than 1 nm, the catalyst included in the catalyst layer 140 may not be prevented from moving to the cathode electrode layer 120 or the lower substrate 110 in the process of manufacturing the emitter 100 for the X-ray tube. Since it is possible, it is preferable that the thickness of the catalyst blocking layer 130 is 1 nm to 20 nm.

촉매층을 형성하는 단계(S140)에서는, 촉매 차단층(130) 상에 전이 금속물을 도포하여 촉매층(140)을 형성한다. In the step (S140) of forming the catalyst layer, the catalyst layer 140 is formed by applying a transition metal material on the catalyst blocking layer 130.

촉매층(140)은 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co) 중 선택된 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 촉매층(140)은 니켈(Ni), 철(Fe), 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, 전자빔증착(electron beam evaporation)법, 화학기상증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition) 중 선택된 하나의 공정을 통해 형성될 수 있다. 이러한 촉매층(140)은 촉매 차단층(130) 상에 10 ~ 50㎚의 두께로 형성될 수 있다. The catalyst layer 140 may be formed of at least one selected from nickel (Ni), iron (Fe), and cobalt (Co). More specifically, the catalyst layer 140 is a single metal such as nickel (Ni), iron (Fe), or cobalt (Co), but an alloy in which cobalt-nickel, cobalt-iron, nickel-iron, or cobalt-nickel-iron is synthesized. It can be formed through one of the processes selected from thermal evaporation (thermal evaporation), sputtering (sputtering), electron beam evaporation (electron beam evaporation), chemical vapor deposition (CVD). The catalyst layer 140 may be formed on the catalyst blocking layer 130 to a thickness of 10 to 50 nm.

이렇게 하부 기판을 마련하는 단계(S110)와, 캐소드 전극층을 형성하는 단계(S120)와, 절연층을 형성하는 단계(S130)와, 촉매층을 형성하는 단계(S140)를 차례로 거치면, 도 3 도시된 상태가 된다. Thus, the step of providing a lower substrate (S110), forming a cathode electrode layer (S120), forming an insulating layer (S130), and forming a catalyst layer (S140), in turn, are shown in FIG. State.

촉매 제어층을 형성하는 단계(S150)는 도 4 도시된 바와 같이, 촉매층(140) 상에 감광성 탄소복합재료를 도포하여 촉매 제어층(160)을 형성한다. 촉매 제어층(160)은 스핀 코팅(spin coating) 또는 슬릿 코팅(slit coating) 공정을 통해 촉매층(140) 상에 형성될 수 있다. 일례로, 촉매 제어층(160)은 스핀 코팅의 속도를 조정하여 0.3 ~ 10㎛의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. The step of forming the catalyst control layer (S150) is as shown in FIG. 4, to form the catalyst control layer 160 by applying a photosensitive carbon composite material on the catalyst layer 140. The catalyst control layer 160 may be formed on the catalyst layer 140 through a spin coating or slit coating process. For example, the catalyst control layer 160 may be formed to have a thickness of 0.3 to 10 μm by adjusting the speed of spin coating.

감광성 탄소복합재료는 빛의 조사로 성질이 변화하는 재료로서, 그라파이트 또는 유기물로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 감광성 탄소복합재료가 빛에 노출시 가용성으로 되는 포지형으로 설명하기로 한다. The photosensitive carbon composite material is a material whose properties change with irradiation of light, and may be formed of graphite or an organic material. In this embodiment, the photosensitive carbon composite material will be described as a forge type that becomes soluble when exposed to light.

CNT 성장부를 마련하는 단계(S160)는 도 5내지 도 6 도시된 바와 같이, 촉매 제어층(160)을 노광 및 현상하여 촉매층(140) 상에 일정 패턴으로 CNT 성장부(161)를 마련한다. 여기서, CNT 성장부(161)는 노광 및 현상되어 일정 패턴을 갖는 촉매 제어층(160)일 수 있다. 즉, 노광 및 현상에 의해 촉매 제어층(160)은 노광 처리된 패턴 영역과 노광 처리되지 않은 비패턴 영역으로 구획될 수 있으며, 상기 패턴 영역이 CNT 성장부(161)가 되는 것이다. The step of providing the CNT growth unit (S160), as shown in FIGS. 5 to 6, exposes and develops the catalyst control layer 160 to provide the CNT growth unit 161 in a predetermined pattern on the catalyst layer 140. Here, the CNT growth portion 161 may be exposed and developed to be a catalyst control layer 160 having a predetermined pattern. That is, by exposure and development, the catalyst control layer 160 may be divided into an exposed patterned area and a non-exposed patterned area, and the patterned area becomes the CNT growth portion 161.

구체적으로, CNT 성장부를 마련하는 단계(S160)는, 400 ~ 1000℃의 온도에서 촉매 제어층(160)을 소결하는 과정과, 포토마스크(M)를 이용하여 촉매 제어층(160)을 UV 노광 처리 후, 현상하여 촉매층(140) 상에 일정 패턴으로 CNT 성장부(161)를 형성하는 과정(도 5 및 도 6 참조)과, 노광 및 현상에 의해 외부로 노출된 촉매층(140)과 촉매층(140)의 하부에 배치된 촉매 차단층(130)을 에칭하여 제거하는 과정(도 7 참조)을 포함할 수 있다. 도 7에는 촉매층(140) 및 촉매 차단층(130)이 함께 에칭 과정에 의해 제거되는 것으로 도시하였지만, 촉매 차단층(130)은 에칭하지 않고, 촉매층(140)까지만 에칭되어 제거될 수도 있다. Specifically, the step (S160) of providing a CNT growth unit is a process of sintering the catalyst control layer 160 at a temperature of 400 to 1000 ° C., and UV exposure of the catalyst control layer 160 using a photomask (M). After treatment, the process develops to form the CNT growth portion 161 in a predetermined pattern on the catalyst layer 140 (see FIGS. 5 and 6), and the catalyst layer 140 and the catalyst layer exposed outside by exposure and development ( A process of etching and removing the catalyst blocking layer 130 disposed under the portion 140 may be included (see FIG. 7). Although the catalyst layer 140 and the catalyst blocking layer 130 are removed together by an etching process in FIG. 7, the catalyst blocking layer 130 is not etched, but only the catalyst layer 140 may be etched and removed.

이러한 에칭 과정을 거침에 따라, 다수의 CNT 성장부(161) 사이에는 간극이 형성될 수 있다. 다시 말하면, 다수의 CNT 성장부(161)는 간극에 의해 구획되어 복수의 돌기 형태로 형성될 수 있다. CNT를 성장시키는 단계(S170)는, 촉매층(140) 및 촉매 차단층(130)을 에칭하여 제거하는 과정 이후, 도 7에 도시된 촉매 제어층(160)의 일부인 CNT 성장부(161) 및 촉매층(140)을 진공 상태에서 600 ~ 1000℃의 온도에서 1~ 600분간 열처리하여 용융하는 과정을 포함할 수 있다. 구체적으로, 열처리는 600℃의 온도에서 30분간 용융과정을 실시하는 것이 바람직하다. As this etching process is performed, a gap may be formed between the plurality of CNT growth parts 161. In other words, the plurality of CNT growth parts 161 may be partitioned by a gap and formed in a plurality of protrusions. The step of growing the CNT (S170), after the process of etching and removing the catalyst layer 140 and the catalyst blocking layer 130, the CNT growth unit 161 and the catalyst layer that are part of the catalyst control layer 160 shown in FIG. 7 It may include a process of melting the heat treatment for 140 to 600 minutes at a temperature of 600 ~ 1000 ℃ in a vacuum state. Specifically, the heat treatment is preferably performed at a temperature of 600 ° C for 30 minutes.

도 7의 층들을 진공상태에서 열처리하면, 도 8과 같이 전자방출 소자인 CNT(150)가 성장하는 영역에 위치한 CNT 성장부(161)는 촉매층(140)과 반응 및 융합하여 CNT 성장부(161) 내부에 CNT 성장을 위한 씨드(162)가 형성될 수 있다. CNT 성장을 위한 씨드(162)는 5 ~20nm의 크기로 형성될 수 있다. 이러한 반응에 의해 CNT 성장부(161)가 위치한 부위에 CNT(150)가 성장하게 된다(도 8 참조).When the layers in FIG. 7 are heat-treated in a vacuum state, the CNT growth unit 161 located in the region where the electron-emitting device CNT 150 grows as shown in FIG. 8 reacts and fuses with the catalyst layer 140 to fuse the CNT growth unit 161 ) Seed 162 for CNT growth may be formed inside. Seed 162 for CNT growth may be formed in a size of 5 ~ 20nm. By this reaction, the CNT 150 is grown at the site where the CNT growth unit 161 is located (see FIG. 8).

촉매 차단층(130)은 이러한 열처리 과정에서 촉매층(140)에 포함된 촉매가 캐소드 전극층(120)이나 하부 기판(110)으로 이동하는 것을 막을 수 있다. 이처럼 캐소드 전극층(120) 상에 촉매 차단층(130)이 형성됨에 따라 촉매가 캐소드 전극층(120)이나 하부 기판(110)으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.The catalyst blocking layer 130 may prevent the catalyst included in the catalyst layer 140 from moving to the cathode electrode layer 120 or the lower substrate 110 during the heat treatment process. As such, as the catalyst blocking layer 130 is formed on the cathode electrode layer 120, it is possible to prevent the catalyst from leaking into the cathode electrode layer 120 or the lower substrate 110.

이때, 촉매층(140)는 CNT(150)가 성장하는 과정에서, CNT 성장부(161)와 촉매 금속의 반응에 의해 CNT 성장부(161)에 융합되어 자연적으로 없어질 수 있다. At this time, the catalyst layer 140 may be naturally disappeared by being fused to the CNT growth unit 161 by the reaction of the CNT growth unit 161 and the catalyst metal in the process of growing the CNT 150.

한편, CNT를 성장시키는 단계(S170)는, CNT 성장부(161)을 어닐링(annealing)하는 과정과, CNT 성장부(161)에 탄화수소 기체를 공급하는 플라스마 화학증착(PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vapor De position) 공정 또는 열화학증착공정 (Thermal CVD, Thermal Chemical Vapor Deposition)을 통해 촉매 차단층(130) 상에 CNT(150)를 성장시키는 과정을 포함할 수 있다. On the other hand, the step of growing the CNT (S170), the process of annealing (annealing) the CNT growth unit 161, and plasma chemical vapor deposition (PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vapor De) to supply a hydrocarbon gas to the CNT growth unit 161 position) may include a process of growing the CNT 150 on the catalyst blocking layer 130 through a thermal CVD process (Thermal CVD, Thermal Chemical Vapor Deposition).

구체적으로, 약 150 내지 800℃의 내부 온도 및 2 Torr의 내부 압력를 갖는 플라즈마 반응로에서 CNT 성장부(161)을 어닐링(annealing)한 후, 메탄(CH4), 아세틸렌(C2H2), 에틸렌 (C2H4), 프로필렌(C2H6), 프로판(C3H8) 등과 같은 탄화수소류 기체, 암모니아(NH3), 질소, 수소함유 기체 중 선택된 적어도 하나의 기체를 공급하여 CNT(150)를 성장시킬 수 있다. 일례로, 플라즈마 반응로의 상부전극을 0V, 하부전극을 -600V로 고정하고, 투과제어전극의 전압을 +300V로 공급하면서, 아세틸렌 30sccm 및 암모니아 70sccm 를 동시에 공급하여 CNT(150)를 성장시킬 수 있다.Specifically, after annealing the CNT growth unit 161 in a plasma reactor having an internal temperature of about 150 to 800 ° C and an internal pressure of 2 Torr, methane (CH 4 ), acetylene (C 2 H 2 ), CNTs by supplying at least one gas selected from hydrocarbon gas such as ethylene (C 2 H 4 ), propylene (C 2 H 6 ), propane (C 3 H 8 ), ammonia (NH 3 ), nitrogen, and hydrogen-containing gas (150) can be grown. As an example, the CNT 150 can be grown by simultaneously supplying 30 sccm of acetylene and 70 sccm of ammonia while fixing the upper electrode of the plasma reactor to 0 V and the lower electrode to -600 V, and supplying the voltage of the transmission control electrode to +300 V. have.

상기와 같이 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 장치의 증착실 내로 공급된 탄화수소 기체는 기체 상태에서 탄소 유닛(C=C 또는 C)과 자유 수소(H)로 플라즈마 및 열분해(pyrolysis)되고, 상기 분해된 탄소 유닛들은 외부로 노출된 촉매층(140)의 금속 입자 표면에 흡착되며, 시간이 경과함에 따라 촉매 금속 입자의 내부로 확산되어 용해된다. 이 상태에서 지속적으로 탄소 유닛들이 공급되면, 촉매 금속 입자의 촉매 작용에 의해 CNT(150)가 일정한 방향으로 성장하게 된다. 이때, 촉매 금속 입자의 형태가 둥글거나 뭉툭한 경우에는 CNT(150)의 말단 또한 원형 또는 뭉툭한 형태로 형성되고, 촉매 금속 입자의 말단이 뾰족한 경우에는 CNT(150)의 말단 또한 뾰족하게 형성될 수 있다. As described above, the hydrocarbon gas supplied into the deposition chamber of the plasma chemical vapor deposition (PECVD) apparatus is plasma and pyrolyzed into carbon units (C = C or C) and free hydrogen (H) in a gaseous state, and the decomposed Carbon units are adsorbed on the surface of the metal particle of the catalyst layer 140 exposed to the outside, and diffuses into the inside of the catalyst metal particle and dissolves over time. When carbon units are continuously supplied in this state, the CNT 150 is grown in a certain direction by catalysis of the catalytic metal particles. At this time, when the shape of the catalyst metal particles is round or blunt, the end of the CNT 150 is also formed in a circular or blunt shape, and when the end of the catalyst metal particle is sharp, the end of the CNT 150 may also be sharp. .

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 엑스레이 튜브용 에미터의 제작과정에서 촉매가 캐소드 전극이나 기판으로 누출되는 것을 방지할 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the catalyst from leaking to the cathode electrode or the substrate during the manufacturing process of the emitter for the X-ray tube.

또한, 엑스레이 튜브의 전극 구조 위에 전자방출 소자인 CNT를 균일하고 안정적으로 성장시킬 수 있어서 전자 방출 효율이 향상될 수 있다. In addition, electron emission efficiency can be improved by uniformly and stably growing CNT, which is an electron-emitting device, on the electrode structure of the X-ray tube.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. The present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art can understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Will be able to. Therefore, the true protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.

110.. 하부 기판
120.. 캐소드 전극층
130.. 촉매 차단층
140.. 촉매층
150.. CNT
160.. 촉매 제어층
161.. CNT 성장부
110 .. Lower substrate
120 .. Cathode electrode layer
130 .. Catalyst barrier layer
140 .. Catalyst layer
150 .. CNT
160 .. Catalyst control layer
161 .. CNT Growth Department

Claims (17)

하부 기판을 마련하는 단계;
상기 하부 기판 상에 금속물을 도포하여 캐소드 전극층을 형성하는 단계;
상기 캐소드 전극층 상에 촉매가 상기 캐소드 전극층으로 이동하는 것을 차단하는 촉매 차단층을 형성하는 단계;
상기 촉매 차단층 상에 촉매층을 형성하는 단계;
상기 촉매층 상에 감광성 탄소복합재료를 도포하여 촉매 제어층을 형성하는 단계;
리소그라피 공정에 의해 상기 촉매층에 일정 패턴으로 CNT 성장부를 마련하는 단계; 및
상기 CNT 성장부에 CNT를 성장시키는 단계;
를 포함하는 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법.
Providing a lower substrate;
Forming a cathode electrode layer by applying a metal material on the lower substrate;
Forming a catalyst blocking layer on the cathode electrode layer to block the catalyst from moving to the cathode electrode layer;
Forming a catalyst layer on the catalyst blocking layer;
Forming a catalyst control layer by applying a photosensitive carbon composite material on the catalyst layer;
Providing a CNT growth portion in a predetermined pattern on the catalyst layer by a lithography process; And
Growing CNTs in the CNT growth part;
Method for producing an emitter for an X-ray tube comprising a.
제1항에 있어서,
상기 하부 기판은 실리콘 또는 유리 재질로 형성되는 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법.
According to claim 1,
The lower substrate is a method of manufacturing an emitter for an X-ray tube formed of silicon or glass.
제1항에 있어서,
상기 하부 기판 상에 금속물을 도포하여 캐소드 전극층을 형성하는 단계는, 상기 하부 기판 상에 금속박막을 증착하는 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법.
According to claim 1,
The step of forming a cathode electrode layer by coating a metal material on the lower substrate is a method of manufacturing an emitter for an X-ray tube to deposit a thin metal film on the lower substrate.
제1항에 있어서,
상기 금속물은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 납(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리디움(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 또는 이들의 합금 가운데 적어도 하나를 포함하는 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법.
According to claim 1,
The metal is silver (Ag), magnesium (Mg), aluminum (Al), platinum (Pt), lead (Pd), gold (Au), nickel (Ni), neodymium (Nd), iridium (Ir), Method of manufacturing an emitter for an X-ray tube containing at least one of chromium (Cr), lithium (Li), calcium (Ca), or alloys thereof.
제1항에 있어서,
상기 촉매 차단층은 SiOX, SiNX, 알루미나(Al2O3) 가운데 적어도 하나를 포함하는 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법.
According to claim 1,
The catalyst blocking layer is a method of manufacturing an emitter for an X-ray tube including at least one of SiO X , SiN X , and alumina (Al 2 O 3 ).
제1항에 있어서,
상기 촉매 차단층의 두께는 1~20nm로 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법.
According to claim 1,
Method of manufacturing an emitter for an X-ray tube, characterized in that the thickness of the catalyst blocking layer is formed from 1 to 20 nm.
제1항에 있어서,
상기 촉매 제어층은 액상의 상기 감광성 탄소복합재료를 상기 촉매 차단층 위에 스핀 코팅 또는 슬릿 코팅하여 형성되는 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법.
According to claim 1,
The catalyst control layer is a method of manufacturing an emitter for an X-ray tube formed by spin coating or slit coating the liquid photosensitive carbon composite material on the catalyst blocking layer.
제1항에 있어서,
상기 촉매 제어층은 그라파이트 또는 유기물을 포함하는 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법.
According to claim 1,
The catalyst control layer is a method of manufacturing an emitter for an X-ray tube containing graphite or organic matter.
제1항에 있어서,
상기 촉매층은, 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co) 중 선택된 적어도 하나를 포함하고, 열증착(thermal evaporation)법, 스퍼터링(sputtering)법, 전자빔증착(electron beam evaporation)법, 화학기상증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition) 중 선택된 하나의 공정을 통해 형성되는 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법.
According to claim 1,
The catalyst layer includes at least one selected from nickel (Ni), iron (Fe), and cobalt (Co), a thermal evaporation method, a sputtering method, an electron beam evaporation method, chemical Method for manufacturing an emitter for an X-ray tube formed through one of the processes selected from Chemical Vapor Deposition (CVD).
제1항에 있어서,
리소그라피 공정에 의해 상기 촉매층에 일정 패턴으로 CNT 성장부를 마련하는 단계는,
400 ~ 1000℃의 온도에서 상기 감광성 탄소복합재료를 소결하는 과정과,
포토마스크를 이용하여 상기 감광성 탄소복합재료를 UV 노광 처리 후에 현상하여 상기 촉매층 상에 일정 패턴의 CNT 성장부를 형성하고, 상기 노광 및 현상 후에 상기 촉매층 또는 상기 촉매층 및 상기 촉매 차단층을 에칭하여 제거하는 과정을 포함하는 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법.
According to claim 1,
The step of providing a CNT growth portion in a predetermined pattern on the catalyst layer by a lithography process,
Sintering the photosensitive carbon composite material at a temperature of 400 ~ 1000 ℃,
Developing the photosensitive carbon composite material after UV exposure using a photomask to form a patterned CNT growth portion on the catalyst layer, and etching and removing the catalyst layer or the catalyst layer and the catalyst blocking layer after the exposure and development Method of manufacturing an emitter for an X-ray tube comprising a process.
제10항에 있어서,
상기 CNT를 성장시키는 단계는,
상기 촉매층 또는 상기 촉매층 및 상기 촉매 차단층을 에칭하여 제거한 다음에 진공상태에서 상기 CNT 성장부 및 상기 촉매층을 600 ~ 1000℃의 온도에서 1~ 600분간 용융하는 과정을 포함하는 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법.
The method of claim 10,
The step of growing the CNT,
After removing the catalyst layer or the catalyst layer and the catalyst blocking layer by etching, the CNT growth portion and the catalyst layer are melted at a temperature of 600 to 1000 ° C. for 1 to 600 minutes in an evacuation state, Production method.
제11항에 있어서,
상기 열처리 후에 상기 촉매층의 촉매가 상기 CNT 성장부 내부로 유입되고, 상기 CNT 성장부 내부에서 CNT 성장을 위한 씨드가 형성되는 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법.
The method of claim 11,
After the heat treatment, the catalyst of the catalyst layer is introduced into the CNT growth section, and a method for producing an emitter for an X-ray tube is formed with a seed for CNT growth inside the CNT growth section.
제1항에 있어서,
상기 CNT를 성장시키는 단계는,
상기 CNT 성장부를 어닐링(annealing)하는 과정과,
상기 CNT 성장부에 탄화수소 기체를 공급하는 플라스마 화학증착(PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vapor De position) 공정 또는 열화학증착공정 (Thermal CVD, Thermal Chemical Vapor Deposition)을 통해 상기 촉매 차단층 상에 CNT를 성장시키는 과정을 포함하는 엑스레이 튜브용 에미터의 제작방법.
According to claim 1,
The step of growing the CNT,
The process of annealing the CNT growth portion (annealing),
A process of growing CNTs on the catalyst barrier layer through a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process or a thermal chemical vapor deposition (PECVD) process that supplies a hydrocarbon gas to the CNT growth part. Method for producing an emitter for an X-ray tube comprising a.
제1항의 방법에 의해 제작된 엑스레이 튜브용 에미터.An emitter for an x-ray tube produced by the method of claim 1. 하부 기판;
상기 하부 기판상에 형성된 캐소드 전극층;
상기 캐소드 전극층 상에 형성되고, 촉매가 상기 캐소드 전극층으로 이동하는 것을 차단하는 촉매 차단층; 및
상기 촉매 차단층 상에 성장하여 전자를 방출하는 CNT;
를 포함하는 엑스레이 튜브용 에미터.
Lower substrate;
A cathode electrode layer formed on the lower substrate;
A catalyst blocking layer formed on the cathode electrode layer and blocking catalyst from moving to the cathode electrode layer; And
CNT growing on the catalyst blocking layer to emit electrons;
Emitter for an X-ray tube comprising a.
제15항에 있어서,
상기 하부 기판은 실리콘 또는 유리 재질로 형성되는 엑스레이 튜브용 에미터.
The method of claim 15,
The lower substrate is an emitter for an X-ray tube formed of silicon or glass.
제15항에 있어서,
상기 촉매 차단층은 SiOX, SiNX, 알루미나(Al2O3) 가운데 적어도 하나를 포함하고, 상기 촉매 차단층의 두께는 1~20nm로 형성되는 엑스레이 튜브용 에미터.
The method of claim 15,
The catalyst blocking layer includes at least one of SiO X , SiN X , and alumina (Al 2 O 3 ), and the thickness of the catalyst blocking layer is 1 to 20 nm.
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