RU2194328C2 - Холодноэмиссионный пленочный катод и способ его получения - Google Patents
Холодноэмиссионный пленочный катод и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2194328C2 RU2194328C2 RU98109664/09A RU98109664A RU2194328C2 RU 2194328 C2 RU2194328 C2 RU 2194328C2 RU 98109664/09 A RU98109664/09 A RU 98109664/09A RU 98109664 A RU98109664 A RU 98109664A RU 2194328 C2 RU2194328 C2 RU 2194328C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- film
- substrate
- hydrogen
- deposition
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 23
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002113 nanodiamond Substances 0.000 claims abstract description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 12
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 11
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000010432 diamond Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 4
- 230000001788 irregular Effects 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 abstract 1
- 210000003632 microfilament Anatomy 0.000 abstract 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 21
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 4
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 4
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/316—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode having an electric field parallel to the surface, e.g. thin film cathodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/304—Field-emissive cathodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
- H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/304—Field emission cathodes
- H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material
- H01J2201/30453—Carbon types
- H01J2201/30457—Diamond
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/70—Nanostructure
- Y10S977/788—Of specified organic or carbon-based composition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/70—Nanostructure
- Y10S977/813—Of specified inorganic semiconductor composition, e.g. periodic table group IV-VI compositions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/89—Deposition of materials, e.g. coating, cvd, or ald
Abstract
Изобретение относится к области получения высокоэффективных пленок для полевых эмиттеров электронов, которые могут быть использованы для создания плоских дисплеев, в электронных микроскопах, СВЧ-электронике, источниках света и ряде других приложений. Технический результат - получение холодно-эмиссионного пленочного катода с высокими электронно-эмиссионными характеристиками, стойкого в высоких электрических полях, который может быть использован в качестве полевого эмиттера электронов при создании плоских дисплеев, в электронных микроскопах, источниках света и ряде других приложений. Достигается тем, что в предлагаемом холодно-эмиссионном катоде, содержащем подложку с нанесенной на нее углеродной пленкой, углеродная пленка выполнена в виде нерегулярной структуры, состоящей из углеродных микро- и наноребер и/или микро- и нанонитей, ориентированных перпендикулярно поверхности подложки, с характерным масштабом от 0,05 до 1 мкм и плотностью расположения 0,1 ÷ 100 мкм-2 и покрытых сверху наноалмазной пленкой толщиной доли микрометра. Способ получения такого холодно-эмиссионного катода состоит из двух стадий. На первой стадии, углеродная пленка в виде нерегулярной структуры, состоящей из углеродных микроребер и/или микронитей, осаждается в разряде постоянного тока из смеси водорода с углеродосодержащей добавкой при плотности тока 0,15 ÷ 0,5 А/см2, осаждение проводят в смеси водорода с парами этилового спирта (5 ÷ 15%) или метана (6 ÷ 30%) при полном давлении 50 ÷ 300 Торр при температуре на подложке 700 ÷ 1100oС, с последующим во время второй стадии осаждением наноалмазной пленки толщиной порядка 0,1 ÷ 0,5 мкм либо посредством технологии горячей нити, либо в том же разряде постоянного тока, при концентрации углеродосодержащего газа (в нашем случае - метана) в водороде 0,5 ÷ 4% и температуре поверхности 850 ÷ 1000oС. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области получения пленок для высокоэффективных полевых эмиттеров электронов, которые могут быть использованы для создания плоских дисплеев, в электронных микроскопах, СВЧ-электронике, источниках света и ряде других приложений.
Известен холодно-эмиссионный пленочный катод, содержащий подложку с нанесенной на нее алмазной пленкой [1]. Однако в связи с низкой плотностью эмитирующих центров пленочный катод на основе поликристаллических алмазных пленок не является высокоэффективным эмиттером.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является холодно-эмиссионный пленочный катод, содержащий подложку с нанесенной на нее пленкой углерода [2]. Пленка, нанесенная на подложку, представляет собой пленку аморфного углерода.
Известен способ создания холодно-эмиссионного пленочного катода, получаемого методом лазерного распыления [2], который заключается в осаждении на холодную подложку углерода, испаряемого из графитовой мишени излучением мощного лазера. Недостатком такого способа является его сложность, дороговизна, ограниченные возможности масштабирования, а также низкая плотность эмиттирующих центров (порядка 1000 на см2 при поле 20 В/мкм), что явно недостаточно для создания полноцветного монитора с 256 градациями яркости.
Известен способ получения холодно-эмиссионного пленочного катода методом газофазного синтеза, включающий зажигание тлеющего разряда постоянного тока в разрядном промежутке между катодом и анодом в потоке водорода, нагрев подложки до температуры осаждения, подачу углеродосодержащего газа в поток и осаждении пленки в смеси водорода с углеродосодержащим газом, удаление излишков графитовой фазы в разряде в потоке водорода [3]. Таким способом получаются наноалмазные пленочные катоды. Однако получаемые описанным способом алмазные пленки растут очень медленно и зачастую не обладают эмиссионными свойствами, достаточными для создания катода для полноцветного монитора.
Известен способ получения углеродного катода [4], включающий осаждение углеродных нитевидных кристаллов из смеси водорода, углекислого газа и метана в соотношении 15-25/ 74-83/ 1-2 и осаждении углеродной фазы на подложку при температуре 1200-1500oС. Однако получаемые пленки имеют весьма неоднородные эмиссионные свойства и низкую плотность эмитирующих центров.
Целью предлагаемого изобретения является получение холодно-эмиссионного пленочного катода с высокими электронно- эмиссионными характеристиками, стойкого в высоких электрических полях, который может быть использован в качестве полевого эмиттера электронов при создании плоских дисплеев, в электронных микроскопах, источниках света, СВЧ-электронике и ряде других приложений.
Предлагаемый холодно-эмиссионный пленочный катод выполнен в виде подложки с нанесенной на нее углеродной пленкой в виде структуры нерегулярно расположенных углеродных микро- и наноребер и/или микро- и нанонитей, ориентированных перпендикулярно поверхности подложки, с характерным масштабом от 0,005 до 1 мкм и плотностью расположения 0,1-100 мкм-2, поверх которой нанесена вторая углеродная пленка в виде наноалмазной пленки толщиной 0,1-0,5 мкм.
Предлагаемый способ получения холодно-эмиссионного катода состоит из последовательного осаждения двух углеродных пленок: углеродной наноострийной пленки на подложку, расположенную на аноде путем зажигания разряда постоянного тока в смеси водорода с углеродосодержащей и осаждения наноалмазной пленки поверх выращенной графитовой пленки. Осаждение наноалмазной пленки поверх выращенной графитовой пленки происходит либо в том же разряде постоянного тока, либо посредством технологии, использующей горячую нить в качестве активатора процесса.
Отличие заключается в том, что на первой стадии зажигают разряд с плотностью постоянного тока 0,15-0,5 А/см2, осаждение проводят в смеси водорода с углеродосодержащими добавками при полном давлении 50-300 Торр, а именно, парами этилового спирта при концентрации 5-15% или метана при концентрация 6-30%, и при температуре на подложке 600-1100oС. Могут быть использованы также пары других углеводородов, при этом мольное содержание углерода должно сохраняться. Газовая смесь может быть разбавлена до 75% инертным газом при сохранении полного давления, в частности, аргоном. Нанесение второго углеродного слоя наноалмазной структуры может быть произведено путем осаждения из плазмы разряда постоянного тока тех же параметров при снижении концентрации углеродосодержащей добавки до 0,5-4% или нанесение наноалмазного слоя производят методом газофазного синтеза, включающем нагрев металлической нити-активатора до температуры 1800-2500oС, подложки до температуры 600-1100oС, осаждение в смеси водорода с углеродосодержащей добавкой с концентрацией 0,5-10% через расположенный между нитью и подложкой сетчатый экран.
При реализации способа, если концентрация паров этилового спирта ниже 5%, или концентрация метана ниже 6% и уменьшении давления ниже 50 Торр, уменьшается скорость нуклеации, что приводит к большой неоднородности эмиссионных характеристик. Кроме того, меняется морфология пленки. При концентрации паров этилового спирта выше 15%, а концентрация метана выше 30% и превышении давления свыше 300 Торр происходит потеря устойчивости разряда. При плотности тока больше 0,5 А/см2 происходит перегрев газа и поверхности подложки, что приводит к снижению эмиссионных свойств пленки. При плотности тока меньше 0,15 А/см2 не обеспечивается нужная степень активации газовой среды. Изменение температуры подложки ниже 600oС или выше 1100oС приводит к сильному изменению морфологии пленки и потере ее эмиссионных свойств.
В случае использования на второй стадии разряда постоянного тока при концентрации углеродосодержащей добавки более 4% на поверхности подложки растет глобулообразная углеродная пленка с гранулами более 1 мкм, имеющая очень низкие эмиссионные параметры. При концентрации меньше 0,5% происходит резкое снижение скорости роста или даже травление пленки, выращенной на первой стадии.
В случае использования на второй стадии активации горячей нитью при температуре менее 1800oС не происходит необходимой степени активации газа, а при температуре выше 2500oС нить быстро разрушается. При нагреве подложки ниже 600oС или выше 1100oС будет осаждаться либо графит, либо пленка с неприемлемо низкими эмиссионными характеристиками.
Пример реализации способа.
Способ получения холодно-эмиссионного пленочного катода в разряде постоянного тока осуществлялся в камере, снабженной системами вакуумирования и газораспределения, обеспечивающими подачу и контроль газовой смеси водорода с углеродосодержащими присадками. Разряд зажигается между двумя электродами, подсоединенными к системе электрического питания. В качестве подложкодержателя используется анод, а в качестве подложки - кремниевая шайба толщиной 400 мкм. Перед осаждением подложка подвергалась обработке алмазной суспензией по одной из стандартных технологий с целью увеличения концентрации центров нуклеации. В частности, нами использовалась ультразвуковая обработка в течение 20-40 минут. Другой способ создания центров нуклеации связан с каталитическими свойствами некоторых металлов: Fe, Co, Ni и т.д., которые напыляются на подложку толщиной 10-100 нм.
Осаждение осуществлялось в газовой смеси водорода с парами этилового спирта (5-10%) при давлении 50-300 Торр. Температура подложки, которая определяется мощностью разряда, специальным нагревателем и системой охлаждения, контролировалась оптическим пирометром и была, с учетом соответствующих поправок в диапазоне 700-1100oС. Плотность тока разряда была 0,3-0,4 А/см2. При данных параметрах обеспечивалась скорость роста углеродной пленки до 10 мкм/час. В качестве подложки может использоваться любой материал, стойкий при температурах осаждения и обладающий высокой адгезией к углероду.
Аналогичная структура пленки была получена с использованием метана с концентрацией 6-15% и некоторых других углеводородных газов (ацетилена, пропана и т.п.) при сохранении тех же параметров.
Получаемая в результате осаждения пленка сама по себе обладает неплохими эмиссионными свойствами, однако она недостаточно стойка, что выражается в появлении пробоев в процессе эмиссии, вызванных отрывом микрочастиц от поверхности пленки.
Для улучшения эмиссионных и адгезионных свойств пленки на ее поверхность на второй стадии осаждалась наноалмазная пленка толщиной 0,1-0,5 мкм. Это осуществлялось в том же разряде постоянного тока. Для чего концентрация углеродосодержащего газа (в нашем случае - метана) в водороде понижалась до 0,5-2%, при плотности тока 0,3-0,4 А/см2 и температуре подложки 850-950oС.
Осаждалась наноалмазная пленка толщиной порядка 0,1-0,5 мкм также посредством технологии "горячей нити". Для того подложка с осажденной на первой стадии углеродной пленкой помещалась в реактор с термической активацией газовой смеси. Параметры осаждения были следующие: давление водородно-метановой смеси - 15-25 Topp, концентрация метана - 3%, температура нити - 2100-2250oС, температура подложки - 800-900oС.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлены, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, типичные изображения углеродных пленок, осажденных на первой стадии, на фиг.2 представлены типичные изображения углеродных пленок после осаждения на второй стадии, фиг.3 - зависимость эмиссионного тока от напряженности электрического поля для получаемых пленок.
Как видно из фиг.1, пленки могут представлять собой структуры в виде микро- и наноребер, причем ориентированы они перпендикулярно поверхности. После второй стадии осаждения, как видно из фиг.2, поверхность пленки покрыта нанокристаллитами, которые снижают порог эмиссии и увеличивают стойкость пленки.
Однородность эмиссии определялась из распределения свечения люминофора, которое пропорционально плотности тока возбуждающего пучка электронов. Было обнаружено, что распределение эмиссионного тока достаточно однородно, а плотность эмиссионных центров такова, что визуально они неразделимы.
Количественно плотность эмиссионных центров, измеренная с помощью тунельного микроскопа была порядка 1000000 см2, что достаточно для создания эмиссионного дисплея.
Представленные на фиг.3. вольт-амперные характеристики тока эмиссии демонстрируют зависимость тока эмиссии от напряженности поля. Видно, что порог эмиссии достаточно низок, а ток может достигать плотности более 500 мА/см2 при поле порядка 10 В/мкм.
Получаемый предлагаемыми способами холодно-эмиссионный катод обладает высокими эмиссионными свойствами, стоек в высоких электрических полях, химически инертен и поэтому может быть использован для создания плоских дисплеев, в электронных микроскопах, СВЧ-электронике, источниках света и ряде других приложений.
Использование технологии двухстадийного осаждения открывает широкие возможности для селективного осаждения и создания адресации. Это возможно на стадии нуклеации, в частности, созданием требуемого рисунка на пленке катализатора по стандартной литографической технологии. Это продемонстрировано нами на примере Fe, Ni и Со. Другой вариант - создание рисунка после первой стадии осаждения. Здесь также можно использовать фоторезисты не опасаясь потери эмиссионных свойств, т.к. осаждение эмитирующей поверхности происходит на второй стадии.
Источники информации
1. Application of Diamond Films and Related Materials: Third International Conference, 1995, NIST Special Publication 885, Edited by A. Feldman et al., p. 37, p. 61.
1. Application of Diamond Films and Related Materials: Third International Conference, 1995, NIST Special Publication 885, Edited by A. Feldman et al., p. 37, p. 61.
2. "Diamond based field emission flat panel displays" Solid State Tech., 1995, May, p.71.
3. A. T. Rakhimov, B.V. Seleznev, N.V.Surtin et al. Applications of Diamond Films and Related Material: 3-rd International Conf., Gaithersburg, MD, USA, 1995, NISTIR 5692, Supplement to NIST Special Publication 885, p. 11s.
4. Авторское свидетельство СССР 966782, опубл. 15.10.1997 г.
Claims (7)
1. Холодноэмиссионный пленочный катод, содержащий подложку с нанесенной на нее углеродной пленкой, отличающийся тем, что углеродная пленка выполнена в виде последовательно осажденных двух углеродных пленок: углеродной пленки в виде структуры нерегулярно расположенных микро- и наноребер и/или микро- и нанонитей, ориентированных перпендикулярно поверхности подложки, с характерным масштабом от 0,005 до 1 мкм и плотностью расположения 0,1 - 100 мкм-2, и углеродной пленки в виде наноалмазной пленки толщиной 0,1 - 0,5 мкм.
2. Способ получения холодноэмиссионного пленочного катода путем зажигания разряда постоянного тока в смеси водорода с углеродосодержащей добавкой и осаждения на расположенную на аноде подложку углеродной пленки, отличающийся тем, что последовательно осаждают две углеродные пленки: углеродную наноострийную пленку на подложку, расположенную на аноде, путем зажигания разряда с плотностью постоянного тока 0,15 - 0,5 А/см2 в смеси водорода с углеродосодержащей добавкой при полном давлении 50 - 300 Торр и температуре подложки 600 - 1100oС, и углеродную пленку наноалмазной структуры.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве углеродосодержащей добавки используют пары этилового спирта при концентрации 5 - 15%.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве углеродосодержащей добавки используют метан при концентрации 6 - 30%.
5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что осаждение углеродной пленки наноалмазной структуры проводят в зажженном разряде с плотностью постоянного тока 0,15 - 0,5 А/см2 в смеси водорода с углеродосодержащей добавкой при концентрации 0,5 - 4% при полном давлении 50 - 300 Торр и температуре подложки 600 - 1000oС.
6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что осаждение проводят с добавлением в смесь водорода с углеродосодержащей добавкой до 75% инертного газа при сохранении полного давления.
7. Способ по п. 2, отличающийся тем, что осаждение углеродной пленки наноалмазной структуры проводят методом газофазного синтеза в смеси водорода с углеродосодержащей добавкой с концентрацией 0,5 - 10% через сетчатый экран, расположенный между металлической нитью-активатором, нагретой до температуры 1800 - 2500oС.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98109664/09A RU2194328C2 (ru) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | Холодноэмиссионный пленочный катод и способ его получения |
| AU39633/99A AU3963399A (en) | 1998-05-19 | 1999-05-19 | Cold-emission film-type cathode and method for producing the same |
| PCT/RU1999/000166 WO1999060597A1 (fr) | 1998-05-19 | 1999-05-19 | Cathode de type film a emission froide et procede de fabrication |
| KR1020007012840A KR100622435B1 (ko) | 1998-05-19 | 1999-05-19 | 저온 방출형 박막 캐소드 및 그 제조방법 |
| EP99922692A EP1081734A4 (en) | 1998-05-19 | 1999-05-19 | FILM-SHAPED COLD-EMISSIONS CATHODE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| JP2000550126A JP2004511064A (ja) | 1998-05-19 | 1999-05-19 | 冷陰極放出用フイルムタイプ陰極及びその製造法 |
| US09/700,694 US6577045B1 (en) | 1998-05-19 | 2001-01-19 | Cold-emission film-type cathode and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98109664/09A RU2194328C2 (ru) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | Холодноэмиссионный пленочный катод и способ его получения |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98109664A RU98109664A (ru) | 2000-03-20 |
| RU2194328C2 true RU2194328C2 (ru) | 2002-12-10 |
Family
ID=20206288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98109664/09A RU2194328C2 (ru) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | Холодноэмиссионный пленочный катод и способ его получения |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6577045B1 (ru) |
| EP (1) | EP1081734A4 (ru) |
| JP (1) | JP2004511064A (ru) |
| KR (1) | KR100622435B1 (ru) |
| AU (1) | AU3963399A (ru) |
| RU (1) | RU2194328C2 (ru) |
| WO (1) | WO1999060597A1 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005006378A1 (fr) * | 2003-07-11 | 2005-01-20 | Tetranova Ltd. | Cathodes a froid en materiaux a base de carbone |
| WO2014007680A2 (ru) * | 2012-07-04 | 2014-01-09 | Evlashin Stanislav Aleksandrovich | Трёхмерно-структурированная полупроводниковая подложка для автоэмиссионного катода, способ ее получения и автоэмиссионный катод |
| RU2537487C2 (ru) * | 2012-12-05 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов" (ФГБНУ ТИСНУМ) | Способ получения материала на основе углеродных нанотрубок |
| RU2581835C1 (ru) * | 2014-12-12 | 2016-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий" | Управляемый эмитирующий узел электронных приборов с автоэлектронной эмиссией и рентгеновская трубка с таким эмитирующим узлом |
| RU2640355C2 (ru) * | 2016-04-18 | 2017-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Штерн" (ООО "Штерн") | Способ изготовления катода на основе массива автоэмиссионных эмиттеров |
| RU2763046C1 (ru) * | 2021-02-15 | 2021-12-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Автоэмиссионный эмиттер с нанокристаллической алмазной пленкой |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161838C2 (ru) * | 1997-06-24 | 2001-01-10 | Тарис Технолоджис, Инк. | Холодноэмиссионный пленочный катод и способы его получения |
| WO2001061719A1 (en) * | 2000-02-16 | 2001-08-23 | Fullerene International Corporation | Diamond/carbon nanotube structures for efficient electron field emission |
| US6815877B2 (en) * | 2002-07-11 | 2004-11-09 | Hon Hai Precision Ind. Co., Ltd. | Field emission display device with gradient distribution of electrical resistivity |
| JP2004107118A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Ulvac Japan Ltd | グラファイトナノファイバの作製方法、電子放出源及び表示素子 |
| US7913719B2 (en) | 2006-01-30 | 2011-03-29 | Cooligy Inc. | Tape-wrapped multilayer tubing and methods for making the same |
| US20070227698A1 (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-04 | Conway Bruce R | Integrated fluid pump and radiator reservoir |
| JP2009532868A (ja) | 2006-03-30 | 2009-09-10 | クーリギー インコーポレイテッド | 冷却装置及び冷却装置製造方法 |
| US20110014451A1 (en) * | 2008-03-03 | 2011-01-20 | Toshihiko Tanaka | Nanodiamond film |
| US9805900B1 (en) | 2016-05-04 | 2017-10-31 | Lockheed Martin Corporation | Two-dimensional graphene cold cathode, anode, and grid |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU71326A3 (ru) * | 1939-11-28 | 1947-11-30 | Главное управление электрослаботочной промышленности | Способ покрыти металлов слоем графита и угл |
| SU966782A1 (ru) * | 1979-11-05 | 1982-10-15 | Предприятие П/Я М-5912 | Способ изготовлени многоострийного автокатода |
| DE3205746A1 (de) * | 1982-02-18 | 1983-08-25 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Thermionische kathode und verfahren zu ihrer herstellung |
| RU2083018C1 (ru) * | 1991-08-20 | 1997-06-27 | Моторола, Инк. | Электронный эмиттер и способ его формирования (варианты) |
| US5536193A (en) * | 1991-11-07 | 1996-07-16 | Microelectronics And Computer Technology Corporation | Method of making wide band gap field emitter |
| US5600200A (en) * | 1992-03-16 | 1997-02-04 | Microelectronics And Computer Technology Corporation | Wire-mesh cathode |
| US6127773A (en) * | 1992-03-16 | 2000-10-03 | Si Diamond Technology, Inc. | Amorphic diamond film flat field emission cathode |
| US5675216A (en) * | 1992-03-16 | 1997-10-07 | Microelectronics And Computer Technololgy Corp. | Amorphic diamond film flat field emission cathode |
| US5578901A (en) * | 1994-02-14 | 1996-11-26 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Diamond fiber field emitters |
| US5602439A (en) * | 1994-02-14 | 1997-02-11 | The Regents Of The University Of California, Office Of Technology Transfer | Diamond-graphite field emitters |
| DE69529642T2 (de) * | 1994-05-18 | 2003-12-04 | Toshiba Kawasaki Kk | Vorrichtung zur Emission von Elektronen |
| US6042900A (en) * | 1996-03-12 | 2000-03-28 | Alexander Rakhimov | CVD method for forming diamond films |
| RU2099808C1 (ru) * | 1996-04-01 | 1997-12-20 | Евгений Инвиевич Гиваргизов | Способ выращивания ориентированных систем нитевидных кристаллов и устройство для его осуществления (варианты) |
| US5726524A (en) * | 1996-05-31 | 1998-03-10 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Field emission device having nanostructured emitters |
| RU2158037C2 (ru) * | 1996-07-16 | 2000-10-20 | ООО "Высокие технологии" | Способ получения алмазных пленок методом газофазного синтеза |
| US5908699A (en) * | 1996-10-11 | 1999-06-01 | Skion Corporation | Cold cathode electron emitter and display structure |
| US5821680A (en) * | 1996-10-17 | 1998-10-13 | Sandia Corporation | Multi-layer carbon-based coatings for field emission |
| RU2161838C2 (ru) * | 1997-06-24 | 2001-01-10 | Тарис Технолоджис, Инк. | Холодноэмиссионный пленочный катод и способы его получения |
-
1998
- 1998-05-19 RU RU98109664/09A patent/RU2194328C2/ru active IP Right Revival
-
1999
- 1999-05-19 AU AU39633/99A patent/AU3963399A/en not_active Abandoned
- 1999-05-19 EP EP99922692A patent/EP1081734A4/en not_active Withdrawn
- 1999-05-19 WO PCT/RU1999/000166 patent/WO1999060597A1/ru active IP Right Grant
- 1999-05-19 JP JP2000550126A patent/JP2004511064A/ja active Pending
- 1999-05-19 KR KR1020007012840A patent/KR100622435B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-01-19 US US09/700,694 patent/US6577045B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005006378A1 (fr) * | 2003-07-11 | 2005-01-20 | Tetranova Ltd. | Cathodes a froid en materiaux a base de carbone |
| EA008282B1 (ru) * | 2003-07-11 | 2007-04-27 | Тетранова Лтд. | Холодные катоды из углеродных материалов |
| WO2014007680A2 (ru) * | 2012-07-04 | 2014-01-09 | Evlashin Stanislav Aleksandrovich | Трёхмерно-структурированная полупроводниковая подложка для автоэмиссионного катода, способ ее получения и автоэмиссионный катод |
| WO2014007680A3 (ru) * | 2012-07-04 | 2014-04-03 | Evlashin Stanislav Aleksandrovich | Трёхмерно-структурированная полупроводниковая подложка для автоэмиссионного катода, способ ее получения и автоэмиссионный катод |
| RU2524353C2 (ru) * | 2012-07-04 | 2014-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Высокие технологии" | Трехмерно-структурированная полупроводниковая подложка для автоэмиссионного катода, способ ее получения и автоэмиссионный катод |
| RU2537487C2 (ru) * | 2012-12-05 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов" (ФГБНУ ТИСНУМ) | Способ получения материала на основе углеродных нанотрубок |
| RU2581835C1 (ru) * | 2014-12-12 | 2016-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий" | Управляемый эмитирующий узел электронных приборов с автоэлектронной эмиссией и рентгеновская трубка с таким эмитирующим узлом |
| RU2640355C2 (ru) * | 2016-04-18 | 2017-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Штерн" (ООО "Штерн") | Способ изготовления катода на основе массива автоэмиссионных эмиттеров |
| RU2763046C1 (ru) * | 2021-02-15 | 2021-12-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Автоэмиссионный эмиттер с нанокристаллической алмазной пленкой |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6577045B1 (en) | 2003-06-10 |
| WO1999060597A9 (fr) | 2000-02-24 |
| EP1081734A4 (en) | 2003-07-09 |
| WO1999060597A1 (fr) | 1999-11-25 |
| KR100622435B1 (ko) | 2006-09-11 |
| AU3963399A (en) | 1999-12-06 |
| KR20010071272A (ko) | 2001-07-28 |
| EP1081734A1 (en) | 2001-03-07 |
| JP2004511064A (ja) | 2004-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2194328C2 (ru) | Холодноэмиссионный пленочный катод и способ его получения | |
| US4957591A (en) | Method for preparing needle-like, fibrous or porous diamond, or an aggregate thereof | |
| Satyanarayana et al. | Low threshold field emission from nanoclustered carbon grown by cathodic arc | |
| EP0758028B1 (en) | Process of producing graphite fiber | |
| US7625545B2 (en) | Process for producing carbon nanotubes by arc discharge | |
| EP1061043A1 (en) | Low-temperature synthesis of carbon nanotubes using metal catalyst layer for decomposing carbon source gas | |
| JPH0931757A (ja) | グラファイトファイバーの作成方法 | |
| US20040071876A1 (en) | Method for forming nanocrystalline diamond films for cold electron emission using hot filament reactor | |
| RU2158037C2 (ru) | Способ получения алмазных пленок методом газофазного синтеза | |
| RU2161838C2 (ru) | Холодноэмиссионный пленочный катод и способы его получения | |
| Yoon et al. | Synthesis of carbon nanotubes by chemical vapor deposition for field emitters | |
| Nishimura et al. | Growth and characterization of carbon nanowalls | |
| TW200406513A (en) | Method for producing graphite nanofiber, electron discharge source, and display device | |
| RU2158036C2 (ru) | Способ получения алмазных пленок методом газофазного синтеза | |
| Okuyama | Growth of Cr needle crystals induced by field electron emission | |
| McCauley et al. | Electron emission properties of Si field emitter arrays coated with nanocrystalline diamond from fullerene precursors | |
| EP0989211B1 (en) | Process for obtaining diamond layers by gaseous-phase synthesis | |
| JP2003507863A (ja) | 冷陰極およびその製造方法 | |
| JP2004292181A (ja) | カーボンナノチューブ成長方法 | |
| EP0413974B1 (en) | Method of making a single crystal CVD diamond | |
| KR20070085323A (ko) | 질화 붕소 박막 이미터와 그 제조방법, 및 그 질화 붕소박막 이미터를 사용하는 전자방출 방법 | |
| WO2006064934A1 (ja) | 電界電子放出素子とその製造方法及びこの素子を使用した電子放出方法、並びに、電界電子放出素子を使用した発光・表示デバイスとその製造方法 | |
| JPS6330397A (ja) | ダイヤモンドの合成方法 | |
| KR100503123B1 (ko) | 플라즈마 화학기상증착법을 이용한 열린 구조탄소나노튜브 전계방출자의 제조방법 | |
| JP3047485B2 (ja) | ダイヤモンド膜の製造装置および製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060520 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080220 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110827 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120326 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20141126 |