TW200837009A - Carbide derived carbon, emitter for cold cathode including the same and electron emission device including the emitter - Google Patents

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200837009 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之悲樣係關於碳化物衍生的碳，包含此碳化物 衍生的碳而用於冷陰極的發射器，及包含此發射器的電子 务射裝置，且更洋言之，係關於可使用比用於製造習知碳 奈米管之方法更廉價之方法而製備的碳化物衍生的碳，其 中本發明之奈米管具有良好的均一性及長壽命，以及關於 包含此碳化物衍生的碳而用於冷陰極之發射器，及包含此 發射器之電子發射裝置。 【先前技術】 包子發射裝置通常可分為使用熱陰極作為電子發射源 之電子發射裝置及使用冷陰極作為電子發射源之電子發射 衣置。使用冷陰極作為電子發射源之電子發射裝置之實例 包含場發射益陣列（field emitter array，FEA )型電子發射 衣置表面傳導發射益（surface conduction emitter，SCE ) 型電子發射裝置、金屬絕緣體金屬（metal insulat〇r metal， Mm )型電子發射裝置、金屬絕緣體半導體（m他丨丨讀1輕 semiconductor，MIS)型電子發射裝置、彈道電子表面發射 (balhstic electron surface emiuing，BSE)型電子發射裝 置.··等。 FEA型電子發射裝置係基於如下原理操作：由於真空 條件下兩個或兩個以上電極之間所形成的電場，因此低功 函數材料或兩β函數材料作為電子發射源容易發射電子。 7 200837009 近來，已開發以下材料作為FEA型電子發射裝置之電子發 射源：主要由Mo、Si.··等形成之尖形結構；含碳材料，諸 如石墨、類鑽石碳（DLC )或其類似物；及奈米材料，諸 如奈米管、奈米線或其類似物。 在SCE型電子發射裝置中，一第一基板上之—第一電 向此第一基板上之一第二電極’且一具有細裂紋之導 電薄膜位於此第一電極與此第二電極之間。使用此等細裂 紋作為電子發射源。在此結構中，當向此裝置施加電壓時， 電流在此導電薄膜之表面内流動，且電子穿過充當電子發 射源之細裂紋而發射。 MIM型電子發射裝置及MIS型電子發射装置分別包含 具有金屬-介電層-金屬（MIM)結構之電子發射源及具有 金屬-介電層_半導體（MIS)結構之電子發射源。此等裝置 係基於如下原理操作：當在由介電層隔開之金屬之間或金 屬=半導體之間施加電壓時，電子移動、加速且自具有更 鬲電子電荷之金屬或半導體發射至具有更低電子電荷之金 屬。 、’ BSE型電子發射裝置係基於如下原理操作：當使半導 體被型化至比半導體之電子之平均自由程小之尺寸時，電 子=進而不分散。詳言之，一歐姆電極上形成—由金屬或 2體=成之電子供應層，此電子供應層上形成_絕緣層 及一缚金屬膜’且向此歐姆電極及此薄金屬膜施加電壓以 發射電子。 另外，根據陰極及閘電極之位置，FE A型電子發射裝 8 200837009 置可分為上閘極型電子發射裝置及下閘極型電子發射裝 置。此外，根據所使用之電極之數目，FEA型電子發射裝 置可分類為二極體電子發射裝置，三極體電子發射裝置， 四極體電子發射裝置··等。 ^ 在上述電子發射裝置中，普遍使用發射器中所包含之 2反為主之材料，例如碳奈米管，其具有良好的傳導性、 電場集中度、電發射性質及低功函數。 ^而，音通纖維型奈米碳管之場增強因子β很大。纖 維型奈米碳管材料具有許多問題，諸如不良均一性、短壽 :及其類似者。當使用糊狀物、墨水、漿料或其類似物製 、纖維型碳奈米管時，與其他粒子形式材料相&，出現製 造問題。另外，原料太昂貴。 i來為克服此等缺點，已進行關於由來自廉價的碳 勿為主之化合物之碳奈米管來代替之材料的研究。詳言 之，韓國專利公開案第2GG1-13225號揭示製造多孔碳產品 、少 此方法包含·使用碳前驅體形成具有傳輸孔隙率 =工件，藉由熱化學處理此工件在工件中形成奈米大小之 ^及使用所製造之多孔碳產品作為電層電容器之電極 才料同日守，俄羅斯專利公開案第2,249,87ό號揭示將其 分布有預定大小之奈米孔隙率之奈米多孔碳應用於冷陰 極的方法。 κ 【發明内容】 本t明之怨樣提供碳化物衍生的碳，其可使用比用於 9 200837009 製造習知碳奈米管之方法更廉價之方法製備，其中奈米管 具有良好的均__性及長壽命，以及提供包含碳化物衍生的 碳而用於冷陰極的發射器’及包含此發射器的電子發射裝 置。 、

本發明之-態樣提供碳化物衍生的碳，其係藉由首先 使碳化物化合物與含豳族元素（帛νπ族）氣體熱化學反 應且隨後提取碳化物化合物之除碳以外之所有原子來製 備’其中當使用拉曼峰分析法分析所製造之碳時，⑽ 處之石墨G頻帶與135Genrl處之無序誘導之〇頻帶之強 度比係在0.3至5之範圍内。 本發明之另-態樣提供碳化物衍生的碳，其係藉由首 先㈣化物化合物與含自族元素氣體減學反應幻遺後提 取碳化物化合物之除碳；^ + w & 厌原子以外之所有原子來製備，豆中 所製造之碳之BET表面積Λ 1Πλλ 2, ’、 檟马 1000 m2/g 或 1000 m2/g 以上。

本發明之另一態樣提供P 仏反化物衍生的碳，其係藉由首

先使碳化物化合物與含齒夸沾A 国素的軋體熱化學反應且隨後提取 碳化物化合物之除碳原子以外 卜之所有原子來製備，其中當 使用X射線繞射測定法分析所製 衣艳之奴日守，在2Θ = 25。處 可見石墨（ 002 )表面之弱峰或寬單峰。 地 本發明之另一態樣提供 瓦杈供石反化物衍生的碳，1 先使碳化物化合物與含鹵辛的气鞅批 、㈣由百 碳化物化合物之除碳原子以外少通傻杈取 卜之所有原子來製備，豆中當 使用電子顯微術分析所製造夕r山士 八丁田 反日守’碳化物衍生的碳雷 子繞射圖為非晶型碳之典型#同也 ^ 丰圚案 C halo pattern)。 10 200837009 本fx明之另一悲樣提供包含妒^ 4 匕3石反化物何生的碳而用於冷 陰極的發射器。 置。 本务明之另一態樣提供包含此發射器的電子發射裝 本發明之其他態樣及/或優點將部分陳述於以下描述 中’且部分將由描述突顯或可由本發明之實施得知。 【實施方式】 現將詳細參考本發明之具體實例，以附圖說明其實例， 其:各圖類似參考數字仙類似元件1解釋本發明以 下藉由參考諸圖描述具體實例。 根據本發明之具體實例，提供具有降低製造成本及良 :電子發射性質之碳化物衍生的碳，4吏用此碳化物衍生的 石反製備之發射器，及包含此發射器之電子發射裝置。 根據本發明之一具體實例，使用使碳化物化合物與含 幽素氣體熱化學反應以提取碳化物化合物之除碳原子以外 ^所有原子的方法’可製備碳化物衍生的碳。如韓國專利 △開木第2GG 1-13225號中所揭示，可使用如下方法製備碳 山行生的奴，包含.1 )形成包括具有預定傳輸孔隙率之 碳=物化合物粒子之工件，及ϋ)在35代至丄細。c範圍 之溫度下用含鹵素氣體熱化學處理該等工件，以提取工件 之除碳原子以外之所有原子。因&，整個工件中碳化物衍 生的碳具有奈米孔隙率。 舉例而言，當使用拉曼峰分析使用上述方法製備之碳 200837009 化物衍生的碳時，1590 Cm-1處之石墨G頻帶與i35〇 cm i 處無序誘導之D頻帶的強度比係在0.3至5之範圍内，或 BET表面積為1〇〇0 m2/g或1〇〇〇 m2/g以上。其次，當使用 X射線繞射測定法分析碳化物衍生的碳時，在2θ = 25。處 可見石墨（ 002 )表面之弱或寬峰。再次，當使用電子顯 微術分析碳化物衍生的碳時，電子繞射圖為非晶型碳之典 型暈圖案。 拉X峰、X射線繞射測定法及電子顯微術之分析結果 通系g遍用作結晶度之標準。可見本發明之此等具體實例 之碳化物衍生的碳具有結晶度在與由相同技術分析之非晶 i反之短程類似的與此等具體實例相關之短程内的結構。 已報導具有短程有序之結晶度之非晶型碳具有彎曲石墨片 與開孔（不為圍繞此等孔之6員環之形狀）相混合的結構 (Enn Lust等人，J.五/泛价⑽⑽如心/ c/2㈣·，第586卷，第 247頁，2006)。圖1為說明上述參考文獻中所揭示之非晶 型石厌之奈米結構圖。具有如圖1所說明之結構之碳化物衍 生的碳具有良好的電子發射性質，且自開孔發射電子，該 等開孔的結構不為圍繞此等孔之6員環之形狀且與碳化物 衍生的碳之表面垂直。 圖2為根據本發明之一具體實例製備之碳化物衍生的 石厌的拉曼峰值分析的曲線圖（在514.5 nm，2 mW，60 sec (2_人）’50χ下分析）。參考圖2，因為碳化物衍生的石炭 在13 50 cm·1處具有約1.75之無序誘導之D頻帶之強度及 1590 cm·1處約uo之石墨〇頻帶之強度，所以可見石墨 12 200837009 G頻帶之強度與無序誘導之D頻帶之強度之比率^為 約 0.97 ° D …、

結晶型石墨之極強峰。然而，參考圖3及4，在Μ = 處可見本發明之具體實例之碳化物衍生的礙的極弱峰。因 此，本發明之此具體實例之碳化物衍生的碳具有不同於習 知結晶型石墨之不同、非晶型性質。 圖3及4為根據本發明之具體實例製備之碳化物衍生 的碳之X射線繞射測定法的曲線圖。參考圖3及4，在碳 化物衍生的碳中，在2Θ = 25。處可見石墨（〇〇2)表面之^ 峰。當石墨之晶體結構為如目5所說明之六方晶柱時，石 墨（ 002 )表面之峰為由平行於六方晶柱之上表面發射之χ 射線繞射所產生的峰。W 6為習知結晶型石墨之乂射線结 射測定分析之曲線圖。參考圖6，在2β = 25。處可見習: 圖7為根據本發明之一具體實例製備之碳化物衍生的 碳之穿透式電子顯微鏡（ΤΕΜ)影像。參考圖7，碳化物衍生 的碳之電子繞射圖為暈圖案。在結晶碳之電子繞射圖中， 分散複數個點。然而，w 7中所說明之本發明之具體實例 之碳化物衍生的碳的電子繞射圖為暈圖案，其為幾乎圓形 的橢圓而非複數個點。因此，本發明之此具體實例之破化 物何生的奴具有不同於結晶碳之不同、非晶型性質。 用於製備根據本發明之具體實例之發射器的組合物可 為刀別與第II奴、第m族、第IV族、第V族或第V"矣 元素反應之碳化合物，且較佳為鑽石型碳化物，諸如碳化 矽或碳化硼；金屬型碳化物’諸如碳化鈦或碳化锆；鹼金 13 200837009 屬型碳化物，諸如碳化銘或碳化辦；複合碳化物，諸如碳 化㈣或複化鎢銦；碳氮化物，諸如碳氮化鈦或碳氮化錯’· 或其混合物。含鹵素氣體可為c〗2、Tic丨4戋F。 另外，本發明提供根據本發明之另：；具體實例使用製 備石反化物衍生的碳之方法製備而用於冷陰極的發射哭。 =明之此具體實例之發射器為用於冷陰極之發射 為。舍射H藉由光電發射、電場發射或其類似者發射電子， 其中由m發射且在離子轟擊後離子重組而產生電 ^而非由加熱產生電子。在此具體實例中，發射器包含 突明之其他具體實例之碳化物衍生的碳，其中碳化物衍 的Γ反具有良好的電子發射性質。因此，發射器具有良好 的電子發射效率。 本I明之-具體實例之電子發射裝置係使用包括（但 ::艮於）如下步驟之方法製造：製備用於形成發射器之組 及將組合物塗覆在基板上且煅燒，或以下類似步驟。 一 I先製備用於形成發射器之組合物，其包含本發明之 :態樣之碳化物衍生的碳以及媒劑。媒劑調整用於形成發 八杰之組合物之可印性及黏滞度，且包含樹脂及溶劑組 另外用於形成發射器之組合物可進-步包括感光樹 曰、光引發劑、黎著劑組分、填充劑···等。 /妾著，將用於形成發射器之組合物塗覆於基板上。其 織开乂成^射為之基板可隨待形成之電子發射裝置之類型而 匕/、中所忠擇之基板應為一般熟習此項技術者所熟 冬例而5，當製造在陰極與陽極之間具有閘電極之電 200837009 子發射裝置時’基板可為陰極。 將用於形成發射器之組合物塗覆於基板，可隨用於形 成舍射Is之組合物中是否包含感光樹脂而變化。首先，當 用於形成發射器之組合物包含感光樹脂時，額外光阻圖案 係不必要的。亦即，在將包含感光樹脂之用於形成發射器 之組合物塗佈在基板上後，根據想要的發射器形成區曝露 且顯影用於形成發射器之組合物。當用於形成發射器之組 合物不包含感光樹脂時，f要使用額外光阻圖案之光微影 亦P使用光阻薄膜在基板上形成光阻圖案後，將用 於形成發射器之組合物塗㈣其上已形成光阻圖案之基板 上。

如上所述，將塗覆於基板上之用於形成發射器之組合 物锻燒。If因㈣燒，用於形成發射器之組合物中以碳為 主之材料與基板之間的黏著性增加。使許多媒劑揮發，且 使/、他热機黏合劑…等熔融且固化以增強發射器之耐久 性。應根據用於形成發射器之組合物中所包含之媒劑的揮 =溫度及揮發時間來確㈣燒溫度。可在惰性氣氛中進行 乂 乂抑制以石厌為主之材料劣化。惰性氣體可為（例如） 氮氣、氬氣、氖氣、氤氣或至少兩種上述氣體之混合物。 料/ί者’ ί行活化過程以垂直配向且曝露以碳為主之材 教Ί·寺。根據本發明之一具體實例，將包含可使用 熱處理而固化夕：六、、右f /丨 之…夜（例如聚醯亞胺基聚合物）之電子發 射/原表面處理材料塗佈為 後將此組合埶處熱處理所得材料上，且隨 ,、、、處理接者，使經熱處理薄膜分層。根據本 15 200837009 發明之另-具體實例，在由預定驅動源驅動之滾筒表面上 开=成黏著劑組分，且藉由在經熱處理之所得材料之表面上 知加預定《力而進行活化過程。經由此活化過程，可使碳 化物衍生的碳在發射器之表面上曝露或垂直配向。 二另外，本發明提供電子發射裝置，其包含本發明之當 韵具體實例之發射器。

本發明之一具體實例之電子發射裝置包含一第一美 板、形成於此第一基板上之一陰極及一發射器，一_ 而與此陰極電絕緣之閘電極，及—安置在陰極與此閘電極 之間以使陰極與閘電極絕緣的絕緣層。此時，發射器包含 如上所述之碳化物衍生的碳。 、電子發射裝置可進一步包含一形成於閘電極上表面上 以使閘電極絕緣之第二絕緣層。另外，可進行多種變化。 +例而。田閘電極由此第：絕緣層絕緣時，電子發射裝 置可進-步包含一經安置而與閘電極平行之聚焦電極。 發射器可用於真空電裝置中，諸如平面顯示器、電視 機、X射線管、發射閘極放大器或其類似物。 圖8為說明本發明之一具體實例之電子發射裝置200 的部分截面圖。圖8中所B日七+ 7 & α肀所說明之電子發射裝置200為三極 體电子發射裝置’其為代表性電子發射裝置。 參考圖8,電子發射裝置2〇〇包含一上才反2〇ι及一下 板202。上板201包含一上基板19〇、一形成於上基板⑽ 之下表面19〇a上之陽極⑽、及—形成於陽極18〇之下表 面180a上之磷光層17〇。 16 200837009 下板202包含：一相對於上基板19〇且平行於上基板 190而形成之下基板110，如此下基板11〇與上基板19〇 之間形成預定間隔或發射空間21〇; 一形成於下基板u〇 上之伸長形陰極120 ; —與陰極12〇重疊形成之伸長形閘 電極140 ; —在閘電極140與陰極12〇之間形成之絕緣層 130，緊接絕緣層130及閘電極14〇形成之發射洞169 •，及 形成於發射洞1 69中之具有比閘電極丨4〇低之高度的發射 器160。電流乃向陰極12〇供應。 ^ 將上板201與下板202之間的發射空間210維持在壓 力比周圍空氣壓力低之位置，且在上板2〇1與下板2〇2之 間形成間隔物192，以便支撐上板2〇1與下板2〇2之間的 真空壓力以及維持發射空間21〇。 向陽極180施加高電壓以加速自發射器16〇發射之電 子如此其以南速度與磷光層1 70碰撞。電子激發磷光層 170且❼光層1 70發射可見射線，藉此電子自高能階降至 _ 低能階。當電子發射裝置200為彩色電子發射裝置時，陽 極180之下表面18〇a上形成向構成單位像素之複數個發射 空間2 1 〇發射紅、綠及藍光之磷光層。 閘屯極140使電子容易地自發射器16〇發射。絕緣層 保I射/同1 69的間隔’且使發射器1 6〇與閘電極14〇 絕緣。 斤述’發射益1 60包含藉由形成電場而發射電子 之碳化物衍生的碳。 見將參考下列實例進一步詳細描述本發明之態樣。此 17 200837009 於說明性目的’且不意欲限制本發明之範疇。 實例1 爐中：：作ί!括石墨反應室、轉換器及其類似物之高溫 衣備作為奴前驅體之100 g具有平均直徑為〇.7 μπι之 :1/的·^粒a'SiC。向保持在1GG(rc下的高溫爐中施加0.5 二自二的。2氣，歷時7小時。如此藉由使用熱化學反 反刖驅體提取Si，而製備3〇 g碳化物衍生的碳。 ㈣拉曼峰分析法、χ射線繞射敎法及電子顯 二輪物衍生的碳。Ig/Id比率在… 曰…處可見石墨（⑽2 )表面之弱峰。電子繞射圖為非 曰曰里奴之典型暈圖案。另外，根據Banana、及 之方法（BET幻，由此方法合成之碳化物衍生的碳之比 表面積在100〇mVg至1100mVg之範圍内。 實例2 、一貝例1相同之方式製備丨3 g碳化物衍生的石炭，其 中例外者為使用1〇〇 g具有平均直徑為3叫之粒子之顆粒 ZrC作為起始碳化物化合物且在6()(rc下經熱處理5小時。 使用拉叉峰分析法分析碳化物衍生的碳。Μ。比率在i至 之範圍内。使用X射線繞射測定法，在2Θ = 25。處可 見石墨（002 )表面之弱單峰。另外，根據bET法，由此 方法合成之妷化物衍生的碳之比表面積為i2〇〇 。 實例3 以與實例1相同之方式製備25 g碳化物衍生的碳，其 18 200837009 中例外者為使用1 0 〇 g具有平均直徑為3 μπί之粒子之顆粒 A14C3作為起始石炭化物化合物且在700°C下經熱處理5小 ^ °使用拉曼峰分析法及X射線繞射測定法分析碳化物衍 生的碳° IG/ID比率係在1至3·2之範圍内。在2Θ = 25。處 可見石墨（〇〇2 )表面之弱單峰。使用高解析度ΤΕΜ分析 石反化物衍生的碳。如圖1〇及i i所說明，可見許多石墨條 另外，根據BET法，由此方法合成之碳化物衍生的碳 之比表面積係在1〇5〇1112/§至11〇〇m2/g之範圍内。 實例4 以與貫例1相同之方式製備碳化物衍生的碳，其中例 為使用1 00 g具有平均直徑為〇.8 pm之粒子之顆粒 作為起始碳化物化合物且在則代下經熱處理3小時。使 用&拉曼峰分析法及χ射線繞射測定法分析碳化物衍生的 石反。IG/ID比率係在0.4至i之範圍内。在2Θ = 25。處可見 〜、 ）表面之弱峰。使用高解析度ΤΕΜ分析碳化物 :生的碳。如圖12所說明，可見非晶型開孔改變為石墨 二紋。另外’根據ΒΕΤ法’由此方法合成之碳化物衍生的 反之表面積為1310 m2/g。 比較實例1 /、、1相同之方式製備碳化物衍生的碳，其中例 使用：纖准开7 β _ he粒子作為起始碳化物化合物。 至析法分析碳化―生的碳。VlD比率係在0·5 或=之範圍内。碳化物衍生的碳粒子之直徑為、約細nm 一 m以上。此時’由於大直徑’碳化物衍生的碳粒 19 200837009 子並未垂直配向。έ士耍 τ ^ ^ 不旎獲得碳化物衍生的碳之電場 發射量測結果。 比較實例2 以與實例；[相同 式製備5 · 5 g碳化物衍生的碳， 其中例外者為使用100g具有平均直徑為—之粒子之 山、I MoC作為起始碳化物化合物。使用拉曼峰分析法分析 峻化物衍生的碳。；[μ G D比率係在〇·3至0.8之範圍内。根 據贿法，碳化物衍生的碳之表面積為n亦即， 小於如實你"_4中可見之1000 一至13 tt lie t 3 以與實你"相同之方式製備21 g碳化物衍生的碳，其 =外者為使用實例4中使用之起始物質¥作為起始碳 化,化合物，且合成溫度及反應時間分㈣測。〇及12 j a寸。使用拉哭峰分析法及X 圭 ^ 1 t τ深、％射測定法分析碳化物 何生的碳。Ig/i比率係在6至7 又乾圍内。在2Θ = 25。處 可見石墨（002 )表面之窄峰。另外 卜主 卜反化物衍生的碳之 比表面積為4〇〇m2/g，顯著小於實例…之比表面積。 表β示實例！至4及比較實例之石炭化物衍生 的石反之主要性質。 20 200837009

比較實例3 〇 of 00 〇 、丨1 共價鍵 〇 m (Ν p o 寸 ^0 不發射 1 比較實例2 〇 1 〇 斜方晶 離子鍵 Ο Ο 卜 o — o 〇〇 > ?; ο 0-3-0.8 不發射 1 比較實例1 纖維型β-SiC Φ200 nm 立方晶 離子鍵 ο ο 卜 o o K νη ο οο (Ν 0.5-0.8 不發射 1 實例4 〇 00 〇 < 共價鍵 Ο ο 1—Η m o 'sh o r—H m HH ώ 00 r—H 〇 1/500 工作率下 10-13 13·16ν/μπι 下 100 μΑ/cm2 y r-H < 、、1 共價鍵 Ο 卜 vn t-H o s VO 00 ο (Ν (N cn r—ί 导跻2 S以 Η 12-15ν/μιη 下 100 μΑ/cm2 實例2 U N cn 立方晶（等軸晶體） 離子鍵 ο S 0.6-1.2 〇 <N r-H ο cn r—^ 1 1—Η 1/140 工作率下 6〜8 11 〜14 V/μιη 下 100 μΑ/cm2 實例1 a-SiC 卜 d 六方晶 共價鍵 ο ο 卜 卜 d 1000-1100 in οο ν〇 ο 00 a； (Ν ▼—Η νΛ Ο 1/500 工作率下 5〜8 10·13ν/μηι 下 100 μΑ/cm2 起始碳化物化合物 粒子直徑υ (μηι) 晶體系統υ 主要鍵結υ 合成溫度2) (°c) 合成時間2)(小時） 開口直徑（nm) w ^ 鳍w 等溫氮吸附類型 S ο 樂 tv 矣：_ yiD比率 開啟電場（V/μιη) 4) 電場發射性質 200837009 1) 起始碳化物化合物及碳化物衍生的碳之性質（起始 碳化物化合物粒子之直徑在製備碳化物衍生的 化） 2) 碳化物衍生的碳之合成條件 3 )不考慮氮氣之壓力，發生吸附之類型。吸附很多且 吸附發生於特定點 4)毛細現象位於中間開孔處且不考慮相對壓力，分離 曲線比吸附曲線高之類型 )在1/5 00工作率下不發射電子，而在工作率 下發射 若刀析貝例1至4及比較實例1至3之碳化物衍生的 石反之物理性質及電場發射性f，可見類似拉曼一化比率、 XRD圖案及TEM形態，但電子發射效能存在差異。雖然 在類似合成條件下（僅隨起始物質之種類而不同）合成碳 化物仿生的；6反，但鐾於碳與碳之間的距離、類晶體 (crystalloid)的分布及由合成複化物衍生的碳所產生之非晶 型物貝之開孔的直徑及體積，所以可見到不同的電場發射 性貝。然而，在大於1/14〇工作率下可發生電場發射之碳 化物衍生的碳材料包含碳化物衍生的碳，其中當使用拉曼 峰分析法分析碳化物衍生的碳時，其159〇 cnrl處之石墨G 頻T與1350 cnri處之無序誘導之〇頻帶的強度比係在ο」 至5之範圍内；其中此碳具有1〇〇〇 m2/g或i〇〇〇 m2/g以上 之比表面積；其中當使用X射線繞射測定法分析碳化物衍 生的碳時’碳化物衍生的碳在2Θ = 25。處展示石墨（〇〇2) 22 200837009 表面之弱或寬單峰；且其中當使用電子顯微術分析碳化物 何生的碳時，碳化物衍生的碳之電子繞射圖展示非晶型碳 之典型暈圖案。 基」肴發射盗及製造電子發射裝罟

將各自分別含有1 g實例i至4及比較實例i至3中 所製備之碳化物衍生的碳之組合物，與6·5 g丙烯酸酯黏 合劑、5.5 g乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、5·5 g texANOL⑧（EastmaiWb學公司）、i §光引發劑及i㈣ 為增塑劑之鄰笨二曱酸二辛酯混合。隨後，使用三輥研磨 機分散混合物，直至獲得經充分混合之用於形成發射器之 組合物（例如，將研磨重複8次）^使用網版印刷將所獲 得之組合物塗覆於透明玻璃基板上，而在混合物頂部塗佈 氧化銦錫（ITO)電極（10xl0 mm)，且使組合物曝露於 UV (在500 mJ下）且顯影。接著，首先在45〇。〇、在氮氣 氛下煅燒所得產物，且隨後使其活化以形成用於量測ιν 之冷陰極。使用發射器作為冷陰極、厚度為1〇〇 μιη之聚 對苯二甲酸乙二酯薄膜作為間隔物、及銅板作為陽極板， 製造電子發射裝置。 電子發射裝置之#能 藉由施加在某一工作率下脈衝寬度為2〇 及頻率為 100 Hz (工作率為1/500 )之脈衝電壓，量測所製造之電 子發射裝置之發射電流密度。就實例i而言，電子發射裝 置在5.8至7.5 V/μιη範圍内之電場下開啟，且如圖9所說 明，在約11.2 V/μιη之電場下達到1〇〇 μΑ/(πη2之電流密度 23 200837009 警 设貫出眾的電子發射效能。 獲得與其他礙化物衍生的碳樣品相關之類似效能量測 結果且概述於表1中。 如上所述，本發明之態樣之發射器具有良好的均一性 及長壽命。發射器可使用比用於製造習知碳奈米管之方法 更廉價之方法製備。 雖然已參考本發明之例示性具體實例特定展示且描述 本發明之態樣，但一般熟習此項技術者應理解在不脫離由 隨附申請專利範圍所界定之本發明之精神及範疇的情況 下 了對其中之形式及細節進行多種變化。 明 說 單 簡 式 圖 [ 圖1為說明非晶型碳習知奈米結構之視圖； 圖2為本發明之一具體實例之碳化物衍生的碳之拉曼 峰分析法結果的曲線圖； 圖3及4為本發明之具體實例之碳化物衍生的碳之χ 射線繞射測定法結果的曲線圖； 圖5為本發明之一具體實例之石墨的晶體結構圖； 圖6為習知結晶型石墨之χ射線繞射測定法結果之曲 線圖； 圖7為本發明之一具體實例之碳化物衍生的碳的穿透 式電子顯微鏡（ΤΕΜ)影像； 圖8為說明本發明之一具體實例之電子發射裝置的部 分截面圖； 24 200837009 圖9為本發明之具體實例之碳化物衍生的碳之電流密 度隨著電場而變化的曲線圖； 圖10及11為根據本發明之另一具體實例之由合成 AUC3獲得的後化物衍生的碳的TEM影像；及 圖12為根據本發明之另一具體實 、j、田合成Β Γ1從 得的破化物衍生的碳的TEM影像。 4獲 【主要元件符號說明】 11 〇 :下基板 120 :陰極 130 :絕緣層 140 :閘電極 160 :發射器 169 :發射洞 1 7 0 ·碟光層 1 8 0 :陽極 18 0a.下表面 190 :上基板 19 0 a ·下表面 192 :間隔物 200:電子發射裝置 201 ··上板 202 :下板 21 〇 :預定間隔或發射空間 25

Claims (1)

1. 200837009 十、申請專利範園： 1. 一種碳化物衍生的碳，其係使碳化物化合物與含鹵 族兀素的氣體熱化學反應並且提取該等碳化物化合物之除 碳原子以外之所有原子而製備； 其中备由拉叉峰分析法分析該碳化物衍生的破時， l59〇 cm·1處之石墨G頻帶與n5〇 cm-i處之無序誘導之 D頻帶的強度比係在〇·3至5之範圍内。

   2 ·如申明專利範圍第1項之碳化物衍生的碳，其中該 等奴化物化合物為碳與第π族、第ΠΙ族、第iv族、第v 知或第VI族元素結合之化合物。 3·如申請專利範圍第2項之碳化物衍生的碳，其中該 2碳化物化合物為至少一種選自由以下各物組成之群的化 合物：碳化矽、碳化硼、碳化鈦、碳化锆、碳化鋁、碳化 鈣、碳化鈕鈦、碳化鎢鉬、碳氮化鈦及碳氮化锆。 入4·如申請專利範圍第1項之碳化物衍生的碳，其中該 含_族元素的氣體為Cl2、TiCl4或F2氣體。 A 一 5· —種碳化物衍生的碳，其係使碳化物化合物與含鹵 :兀素的乳體熱化學反應並且提取該等碳化物化合物之除 碳原子以外之所有原子而製備； ’、 中由BET法分析之該碳化物衍生的碳之表 1000 m2/g 或 10〇〇 m2/g 以上 、 〜6.如申請專利範圍第5項之碳化物衍生的碳，其中 :杈：物化合物為碳與第„族、第m族、第…矣、第 夫或第VI族元素結合之化合物 26 200837009 申明專利範圍帛6項之碳化物衍生的碳，並中該 1碳化㈣合物為至少—種選自由以下各物組成之群的化 口物广化矽、碳化硼、碳化鈦、碳化鍅、碳化鋁、碳化 、弓火化鈦奴化鎢鉬、碳氮化鈦及碳氮化鍅。 8·如申請專利範圍帛5項之碳化物衍生的碳，盆中該 含處素的氣體為C12、Ticl^lF2氣體。 卜9·種妷化物衍生的碳，其係使碳化物化合物與含鹵 & 7L素的氣體熱化學反應並且提取該等碳化物化合物之除 碳原子以外之所有原子而製備； 其中由X射線繞射測定法分析之碳晶體結構在2Θ = 25處具有石墨（〇〇2 )表面之弱峰或寬單峰。 ^ 1〇.如申請專利範圍第9項之碳化物衍生的碳，其中該 等碳化物化合物為碳與第Π族、第m族、第^族、第V 族或第VI族元素結合之化合物。 11 ·如申凊專利範圍第1 〇項之碳化物衍生的碳，其中 藝该等碳化物化合物為至少一種選自由以下各物組成之群的 化合物：碳化砍、碳化硼、碳化鈦、碳化錯、碳化鋁、碳 化詞、奴化纽鈦、碳化鎢鉬、碳氮化鈦及碳氮化錘。 12·如申請專利範圍第9項之碳化物衍生的碳，其中該 含鹵素的氣體為C12、TiCl4或F2氣體。 13 · —種碳化物衍生的碳，其係使碳化物化合物與含_ 素的氣體熱化學反應並且提取該等碳化物化合物之除碳原 子以外之所有原子而製備； 其中當由電子顯微術分析該碳化物衍生的碳時，該 27 200837009 碳化物衍生的碳之電子繞射圖為非晶型碳之暈圖案。 14·如申請專利範圍第13項之碳化物衍生的碳，其中 該等碳化物化合物為碳與第Η族、第ΙΠ族、第ιν族、# V族或第VI族元素結合之化合物。 、弟 15·如申請專利範圍第14項之碳化物衍生的碳，其中 該等碳化物化合物為至少一種選自由以下各物組成之群的 化合物：碳化矽、碳化硼、碳化鈦、碳化锆、碳化鋁、炉 化鈣、碳化钽鈦、碳化鎢鉬、碳氮化鈦及碳氮化鍅。 16.如申請專利範圍第13項之碳化物衍生的碳，其中 該含豳素的氣體為ci2、Ticl4或F2氣體。 /、 卜I7·一種用於冷陰極之發射器，其包含如申請專利範圍 第1項之碳化物衍生的碳。 18.—種電子發射裝置，其包含如申請專利範 項之發射器。 17 ^ 19· 一種用於冷陰極之發射器，其包含如申請專利範圍 弟5項之碳化物衍生的碳。 20·—種電子發射裝置，其包含如申請專利範圍第μ 項之發射器。 21. —種用於冷陰極之發射器，其包含如申請專利範圍 第9項之碳化物衍生的碳。 22·一種電子發射裝置，其包含如申請專利範圍第21 項之發射器。 卜23. 一種用於冷陰極之發射器，其包含如申請專利範圍 第13項之碳化物衍生的碳。 28 23 23200837009

   24· —種電子發射裝置，其包含如申請專利範圍 項之發射器。 十一、圖式： 如次頁 29