TWI250546B - Diamond/carbon nanotube structures for efficient electron field emission - Google Patents

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1250546 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 五、發明說明（2 料及適用於能夠在相當弱電場下勃备古十、、、 私野卜執仃向電流密度放射之塗 佈。如此後所述，本發明者已發現一用於其上之解決方 案。 本發明可對相關物性理解有一較佳的了解。一般電放射 可被類比化爲-自由原子之離子化。在離子化之前:一原 子之電子能量係低於眞空中停止狀態之電子能量。爲了離 子化該原子"必須供應能量至原子中之電子。也就是，該 原子無法自然放射電子除非提供電子大於或等於在眞空= 停止狀態之€子能：t。能*可由幾種方式來提供，例:加 熱或以光放射。當足夠能量被傳給原子時，離子化發生， 而該原子釋放一或更多電子0 又 一些類型的電子放射係熟知的。某一這類型係場放射。 場放射因電場而稱之爲電子放射。 在場放射（或冷放射）中，在一強電場下之電子係自一基 板（通#爲一金屬或半導體）中釋出至一介質中（通常爲一 ，空）。該電子通道穿透一位能障壁。場放射因此係爲一 f子力學現象。一更詳細討論該場放射物性可見於 Christensen之美國專利號4,663,559 〇 一場發射器外形影響它的放射特徵。場放射係最易自銳 利尖針或其末端已利用加·熱磨平滑成爲一近乎半圓外形之 頂端中得到。小如1 0 0毫微米之頂端半徑已有報導。如施 用一電場時，該電力線自該頂端放射性發散且該放射之電 子執道起初跟著這些電力線。然而，製造這類精緻頂端一 般需要特別的製造設備以精細裁製該發射器成爲一圓錐 -5- 本紙張尺度涵標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) i 裝 · #· 1250546 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 五、發明說明（4 ) 碳毫微管已吸引相當可觀的注意以作爲一用於陰極毫微 管及其它類似裝置之電子發射器陰極之保證性材料。 例如，來自一隔離多壁式毫微管之場放射係最先由 Rinzler，AG，et al 於 1995 年 269 期 Science雜諸之 1550-3 頁中 提出報告。接著，許多實驗結果被公告在用於多壁式毫微 管之場放射上，例如，Collins，et al在1996年App. Phys. L-ettei:之96, 1969-70文中；Saito, et a匕在 1997年Nature之389: 554-5 文中·，Bonard，et al·，在逝8 年Ultramicroscopv夕 7' 7-15文中而用於單壁式毫微管，例如，Sait〇，et al”在1997年 IgU. J· Appl Phys之36, L1340-2文中及 Bonard，et al在 1998年 App· Phys· Lett之73, 91 8-20文中。就在最近，毫微管已如 Saito，et al·，在 年Jj^n. J, Appl. Phyg^ L346-8文中所 述地於顯示裝置中被施用爲冷電子來源且它們已成功地被 製造成毫微管爲底之陰極射線管（CRT)發光元件。 場放射也已見於此二類毫微管碳結構中。加州 Chemozatonskii，et al·，在Chem. Phys. Letters，233 63(1995) 及 Mat· Res· Soc· Symp· Pr〇c·，第 359,99(1995)册中已在 l〇-5_ 106托爾（Torr)中利用電子氣化石墨於不同基板上來生產亳 微管碳結構薄膜。這些薄膜由對準似管碳分子彼此相鄰所 組成。形成二類型似管分·子；其結構包含單層似石墨小管 構成直把10-30毫微米微絲束之a管石及包含直徑1〇_3〇亳 械米具有圓錐或似圓頂蓋之大部份多層似石墨管之B管 石。作者報告可考慮來自這些結構表面之場電子放射及它 在鬲濃度場之毫微尺寸端之作用。B H Fishbine，et al·，在 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 0

· ϋ ϋ ϋ ϋ 1_1 1^aJI ϋ ϋ I I n ϋ I

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 1250546 五、發明說明（5 ) =^^^^359,93⑽⑽巾討論 碳'微管)冷場發射器降列陰極發展之實 該碳毫微管擁有下列有利於場發射器之特性： 的電子結構，（2)平面中良好之電傳導性，（3) 一 义 鬲化學穩定度及（5)高機械強度。 咖，（） 雖然本發明已發現由例如多壁式碳毫微管之毫微管所組 成<陰極已顯現良好的電子場放射特徵，本發明者已注音 追縱氣化之陰極材料，也就是來自該毫微管之碳在電:二 放射期間於該裝置之壁上，尤其是在高度眞空中局：過： 孩放射表面之射，其通f根據此效應存在於例如Cm、 平面顯示器及雷同者之裝置内。如此，本發明者搜尋一用 以阻止氣化碳陰極材料且改進由碳毫微管組成之陰極之電 子放射特徵之裝置。 κ ^ 本發明者感到此可以由塗佈該毫微管來達成。該塗佈角 色之一係凋低自該陰極逃逸電子之有效作用函數並增加該 放射密度作爲其結果。爲了滿足那個角色，該塗佈材料應 不是具有一負的就是具有非常小正的電子親和力。因該有 效的作用函數係正比於該塗佈之介電常數及該傳導帶最小 値及該費米（Fermi)位階間·差値，此二參數應利用調整該塗 佈之形態或生化特性來極小化。該塗佈也應利用屏障它對 抗離子轟炸及保護它免於過熱來提供該精準發射器表面之 被動性保護。硬度及良好的熱傳導性因此係爲該塗佈材料 之可期待特性。更甚者，該塗佈材料也應眞正地減少或阻 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝 訂_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 1250546 A7 B7 五、發明說明（6 止在操作由亳微管組成之電子場發射器期間來自該毫微管 之碳氣化。 鑽石因匕的化學鈍性及穩定性與令人喜愛的熱及電子特 性的結合而顯露爲一保證性材料。 然而，爲了有關鑽石的全然了解，需要再度稍稍的離 題。 其已於實驗顯示該鑽石結晶之（ill)表面具有一電子親和 力爲-〇·7至-0.5電子伏特，顯示它擁有負電子親和力。已聲 稱鑽石具有包括低電壓操作、高電流密度、不變的重複性 操作低放射雜訊及對抗放射表面污染之高化學鈍性之令 人喜愛的電子放射特性。見Geis，et al，IEEE mect⑺η

Device Lett., 12, 465(1991), Geis, et al.5 App. Phvs. Lett.5 6? 1328(1995) 〇 ， 有關鑽石的一般性觀念係他們製造上是非常貴的。，炊 而’這不總是這樣。使用電漿化學氣相沉積處理法顯現提 供保證性方法來降低製造高品質鑽石薄膜之成本。應注意 鑽石薄膜成本顯著地少於珠寶中使用之高品質绩石。更甚 者’具有鑽石薄膜作爲振動錐體之高保眞度音訊味卜八係已 商業化。 鑽石冷陰極已有使用報告。該鑽石冷陰極係利用碳離子 植型鑽石基板中來製造蝕刻平台二極體而形成。已 稱菘鑽石可以攙雜n 型任—者。事實上，— 出製造η型鑽石之保證，例如，成長期^ = 炸電子放射膜。’然而，纟目前實務中，特別難以製造η型 ;(------------裝 (請先閱讀背面之注意事 :寫本頁) · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 9- 1250546 A7 B7 五、發明說明（7 ) (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 鑽石，且η型挽雜之努力通常產生p型鑽石。更進一步，p 型攙雜無法取得該負電子效應之全部優點，而純的或未攙 雜鑽石係絕緣的且一般無法放射。 最初假設該鑽石放射特性唯一性地起源於它的負電子親 和力（ΝΕΑ)允s午電子離開該鑽石表面而沒有（或具有小的） 熱激活（該眞空電子能量位準係低於該鑽石傳導帶，且在 它們間之能量障壁係不存在或因隧道效應而可被忽略）。 不同沉積技術已用來形成該塗佈，而該所得結果已指示除 了它的負親和力外，還有某些例如織物特徵、微組合映射 及表面抗力之其它因子可以顯著地影響該陰極放射特性。 見例子 ’ Zhimov，et al.，J. Vac. Sci. Technol., A15, 1733(1997) ; Zhou，et al·，L Electroohem. Soc.. 144，L224 (1997) ; Pryor,.App. Phys. Lett., 68, 1802 (1996) ； Li, et al.? J· phy_ D· : App,. Phys., 30, 2271 (1997) ; Klages，App. Phvs.. A 56，513 (1993) ; Zhu，et al·，J. Vac. Sci. Technol·· B14, 201 1 (1996) ; Meyers，et al·，JLVac. Sci. TechnoL. B14, 2024(1996) ; Givargizov，et al·，J. Vac. Sci· Technol· B14, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π 2030(1996)。透過這類多樣化研究工作所得之結果放射更 多光塗佈在WBGM(寬頻間隙材料）角色上，有助於建立此 領域中研究及發展未來方.向及最佳化製造有效電子來源之 一組一般性標準。 然而，當它也許係期待著不執行今日之鑽石塗佈陰極而 具有低放射效率。此係以該沉積鑽石織狀物之影響爲例作 説明：該塗佈通常由具有（1〇〇)、（11〇)及（111)平面作爲曝 -10- 1¾¾適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1250546 A7

五、發明說明（8 ) 光面之微米尺寸微晶所組成。電子未自那些平面反而自刻 面微晶之微尖端或邊緣射出，見於Zhu，et al，j Ar]i1 2707 (1995)。結果，該鑽石表面僅有1至1〇%貢 獻於該電子放射且放射場所不是均勻分佈。 取近所传結果指示该鑽石塗佈冷陰極之效率問題可能更 複雜，且該簡單的微織物特徵不算作該觀察行爲。不同因 素必須被考慮，例如建立電子放射之有效作用函數及影響 該鑽石塗佈之缺點、雜質及型態。指示發生在金屬（或半 導體）及該鑽石間介面之處理影響放射大於來自該鑽石表 面中電子，•氣化π處理。見於Zhirnov，et al.，J. Vac· Sri T_echnoL, A15, 1733 (1997) ; Zhirnov, Jour De Phvs. TV CoHo.que C5, 6, 107 (1996)，及Givargizov，et al·，J. Vadi TechnoL, B14, 2030 (1996)。相信不同類缺陷之出現係伴隨 雷蒙（Raman)光譜（1332/公分）加寬該典型鑽石頂峰從 FWHM<5/公分直到FWHM〜11/公分，其係非常接近似鑽石 碳（DLC)結構之値。塗佈似球及似菜花鑽石之陰極，具有 比例如顯示較佳放射特性之連續高品質鑽石更小之表面阻 抗。見 Li，et al.，L Phvs. D ： App. Phys·· 30，2271(1997)。 又，改進該陰極特徵係伴隨該r a m a n光譜中該鑽石頂峰 之惡化並同時出現典型用於石墨相位（1568/公分）及異位碳 ( 1482/公分）之寬峰。塗佈厚度之事實也影響該電子放射效 率（見Zhirnou，et al，J. Vac. Sci. Technol. AT 5. 1733 (1999)) 建議該電子運送過該塗佈也應算在内。 更甚者，至今沒有一個已使用鑽石或似鑽石碳來塗佈毫 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裳--- c請先閱讀背面之注音？事項一寫本頁} · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 1250546 A7 B7 五、發明說明（9 ) 微管。習知技藝中塗佈一具有鑽石基板之典型方法利用化 學氣相沉積法、濺鍍法及使用原始材料甲垸及氯之離子束 沉積法，而這些產生之鑽石膜具有一厚度範圍約5〇〇至 5000埃，其尺寸太大而無法塗佈用於場電子發射器之毫微 管。 土此’尚不知疋否以其尺寸係減少約十倍之鑽石塗佈該 毫微管將會成功的擴大該毫微管之電子場放射特徵。又， 至此也不知是否鑽石塗佈將能夠阻止陰極材料之氣化，例 如，在電子場放射之碳毫微管。 一簽涉於電子放射中之一般圖像機制包含從金屬至該塗 佈傳導帶中之電子隧道。在該場影響下，電子被運送過該 傳導帶至它們逸出利用隧道至眞空中處之表面。該放射電 流係利用該一維Fowler-Nordheim方程式來計算。見例如， Fowler, et al. Proc^Roy, Soc. London A1Q 173 (1928) 〇 此 方程式被採用並施用於不同放射表面。在多數研究例子 中，該Fowler-Nordheim圖形係線性的，建議該遂道步驟係 一控制電子放射之整個處理之步驟。此一般圖像通常算入 該場電子放射，但每個牵涉到之處理步驟之機制仍是難以 理解的，而一些模型以應用於嘗試計算該實驗數據資料。 見例如，Zhirnov，et al，M.R.S. Bulletin，23 42 (1998)。 從上述中’明顯的對一具有電子親和力來用於塗佈在一 由毫微管構成之陰極之熱驅動穩定材料之明顯需求。本發 明者已發現以鑽石或似鑽石碳任一者塗佈該場發射器之毫 微官顆粒已牵涉到上述問題。更特別地，它們發現鑽石及 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公爱） ----------- 裝 C請先閲讀背面ί意事 寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 1250546 A7 B7 五、發明說明（1〇) 似鑽石碳塗佈在爱微管上不僅擴大其電子放射特徵，也具 $延遲及/或阻止在操作—具有—由毫微管構成之陰極之 電子場發射器期間氣化來自碳毫微管之碳。 主發明概诚 、據此’纟發明係指向_用於擴大來自—電子場發射器中 子場放射之方法，其中一陰極係包括有以一擴大之電

I 子％放射有效量 < 鑽石或似鑽石碳來塗佈該毫微管所包括 之碳毫微管。在另-具體實施例中，本發明係指向一延遲 在電子場放射期間來自—由碳亳微管組成之陰極之碳氣 化，其包括以一碳氣化禁止有效量之鑽石或似鑽石碳 塗佈該毫微管。本發明也指向一以鑽石或似鱗石碳塗佈碳 毫微管。進一步，本發明係指向一在一電子場發射器中包 訂 括以一叙氣化禁止有效量鑽石或似鑽石碳塗佈毫微管之 陰極。最後’在另一具體實施例中，本發明係指向一包括 一以一碳氣化禁止有效量鑽石或似鑽石碳塗佈毫微管陰極 之場發射器。 圖式之簡單説明 圖1描述來自一如例1所備製塗佈碳亳微管陰極之鑽石中 之電子場放射； 圖2描述在如例2所備製沉積一似鑽石塗佈於其上後改進 一碳毫微管陰極之電子場放射； 圖3係一來自無塗佈及DLC塗佈碳亳微管陰極中該電子 場放射之Fowler-Nordheim圖形； 圖4描述來自不同放射啓動放射電流之塗佈鑽石毫微管 -13- 1250546 A7 B7 五、發明說明（11 ) 中之電子場放射； (請先閱讀背面之注意事項 寫本頁) 圖5描述用於多壁式（MWNT)及單壁式（SWNT)毫微管所 備製之薄膜之放射電流（微安培）比微電子場（v/ A M); 圖6描述用於單壁式碳毫微管及多壁式碳毫微管中爲時 間函數之放射電流（微安培）； 圖7係一示意代表由以鑽石或似鑽石碳塗佈之毫微管所 組成放射電子陰極構成之C R T發光元件之剖面示意代表； 及 圖8係其中電孤放電氣化一組合棒被用來形成一富含 D WNT之產品之裝置示意代表。 本發明之詳細説明 如上所示，本發明之一觀點係指向一塗佈鑽石或似鑽石 妓之毫微管。也指向一包括一基板、一塗佈該基板之毫微 官及一實質均勻塗佈該毫微管，其中，該塗佈包括鑽石或 似鑽石碳。本發明之另一觀點係指向延遲或阻止於一其陰 極係由一基板及一塗佈該基板之毫微管所組成之電子場裝 置中氣化碳，該方法包括以一塗佈材料實質均勻塗佈該毫 微管，該塗佈材料由鑽石或似鑽石碳所組成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 如結合在此揭示之具體實施例而在此所使用之名詞‘‘基 板參考至提供用於該電子發射器機械支撑之結構。該基 板可以是一單結晶、複晶、似玻璃或其表面係沉積或成長 該毫微管於其表面上之非結晶材料。此可包括一金屬膜。 該金屬膜可包括至少一過渡性金屬或化合物或其合金。該 過渡性金屬可選自由鐵、鈷、鎳、鉻、錳、鉬、鎢、銖、 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱)----- 1250546 A7 -----———__B7___ 五、發明說明（12 ) " '—

封、鐵、、右· K 、、鈀、鉑、鋅及銅所組之族群中，最好選 另、鎳及相同之混合物或合金所組之次族群中。 ―:二：群可由一於其上沉積-單層膜、-多層膜或 β案或架構之結構之機械性支撑結構所組成。該 :積結構其-裂縫將形成該成長表面。在此具體實施例 :，琢基板包括至少_材料係選自 半導體、合厶你4 ^ ^ 金、傳導金屬、介電質或其混合物所組之族群 Y 土板可以疋平面、曲線或適用於一場放射裝置之任 可外形例如，茲基板會以一具有該發射器裝附於該外表 面上之棒棍形式。 該ϋ包括可配置形成一電子架構之一或更多層。尤 t，一架構可被組合以允許一陣列放射結構之每個放射結 h可刀開地電性定址。該基板也可包含一不是均勻就是不 句2,圖案。茲圖案包含形成並引至該放射結構之接點。 尤疋咸基板包含許多電流路徑於該基板上，每個電性 耦合至琢電子發射結構中相對應一或更多個。 、4基板不是由與該毫微管反應之材料或若該毫微管係形 成於原位上，以與用於它們備製處理之反應物或在該處理 期間形成之中間物反應之任何材料所組成。更甚者，該基 板係不用干擾該鑽石或似·鑽石碳塗佈形成之材料。 右咸支撑基板也用作一陰極互連層，該支撑基板係基本 上由一例如鉬、鈕、鎢、鉻、鎳、銅、碳之傳導性材料或 、例如攙雜矽之半導體所組成。當一陰極互連層 係分別形 成時，該支撑基板係基本上由一例如玻璃、石英或一综合 -15- 本紙張尺度適用中—關家標準（CNS：)A4規格（2i〇 X 297公£7 (請先閱讀背面之注意事項3寫本頁) 裝 · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 1250546 A7 B7 五、發明說明（13 ) 性樹I曰之絕緣材料或來自一例如碎之半導體材料所形成。 如在此所使用，該名詞毫微管意謂著一具有一窄尺寸 (直徑）約爲1-200毫微米及一長尺寸長度之中空項，其 中’該長尺寸對該窄尺寸之比値，也就是縱橫比，係至少 爲5。一般而Ί：，該縱橫比係在} 〇及2〇〇〇之間。破爲底之 毫微管係由至少邵份碳原子所組成之中空結構。該碳毫微 管由具有一小管結構之單層石墨所組成。它們可以攙雜其 它元件，例如，金屬硼、氮及雷同者。典型地，該碳爲底 毫微管係由在95%至100%間之碳所組成。如此後所述，該 碳爲底毫微管不是多壁式毫微管（MWNTs)就是單壁式毫微 管（SWNTs)或雙壁式毫微管（〇冒1^)。例如，一MWNT包含 一些彳政管，各具有一不同直徑。如此，該最小直徑管係 利用一較大直徑管作封裝，其接著利用另一較大直徑毫微 管作封裝。另一方面，一 SWNT僅包含一毫微管。一 DWNT包含二毫微管，其中該最小直徑管係利用一較大的 一個作封裝。典型地，MWNTs不是製造成單MWNTs就是 製造成MWNTs束。另一方面，sWNTs係典型地製造成 SWNTs串，其中該串的各股係一 SWNT。單壁式毫微管直 徑係1 - 2毫微米，而多壁式毫微管直徑係典型2-30毫微 米。如在此所使用，該名詞“毫微管，，也包含多壁式亳微 管，其中該毫微管係全都對準一個方向，也就是，它們正 交於該基板表面站立。 在本發明中使用之碳毫微管係商業上有提供或利用習知 技藝熟知之技術來備製。例如，使用Zettl之美國專利號 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公g ) (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1250546 A7 B7 五、發明說明（14) 6,057,637 或Nal^amoto，et al之6,097，138 及 S. 1出则在1991 年 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁)

Nature, 354，56或Colbert，et al在Science· 266，12 1 8 (1 994)之 文章中所述之一弧放電來備製，其所有内容係一併整合參 考之。例如’該毫微管係使用一碳棒或一顆粒碳作爲一電 極’利用一電？瓜放電方法或一在一石墨表面上照射一紫外 線雷射之雷射法來備製，最好在一包含一例如氦或氬之純 氣反應室中。該碳被氣化並形成一煤灰。該亳微管係包含 於4煤灰中’其大邵份係沉積在該陰極上。利用噴霧沉積 在該陰極上’並接著使用一例如酒精及雷同者之有機溶劑 來細製該噴霧基板，得到碳毫微管。 另外’毫微管可利用如E n d 〇，e t a 1在J. Phyq Chem 54，1841 (1993)，或 Terroner，et al 在 Naturt 388, 52(1997)中或 Kyotani，et al 在 Chem· Mater.，8，2190 (1996)中 所述之碳氫催化熱解來備製，其所有内容係一併整合參考 之0 用於備製毫微管之其它方法，尤其是單壁毫微管，係述 於Bethune，et al(其中一例如石墨之碳來源係於一鈍氣中氣 化並接觸具有鈷之碳蒸氣）之美國專利號5,424,〇54中； Bethune，et al^Nature, 363, 605-607 (1997)，Journet，et al 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在App· Phy·，A67 (1998)(其揭示一石墨及金屬摧化劑同時 氣化之孤放電處理）；journet et ^Nature 388, 756-758 (1997)(其中碳係使用一混合物爲鎳4.2%及釔i %作爲一提 供平均產能約10-20%之催化劑作氣化，包含主要大部份爲 SWNTs，達7 0 %，小部份爲煤灰（項圈））；Uu “ d在 ' -17- 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） 1250546 經濟部智慧財產局員工消費合作社印刺衣 A7 B7 五、發明說明（15 )

Carbon, 37, 1 865-68 (1999)(其中一硫引起之鐵/鉻/鎳催化 劑被使用且一在一寬淺溝槽填充一石墨及金屬粉末混合物 之之含氫氣體媒體被用於一陽極及一陰極，一其相對於該 陽極工作表面傾斜之似鉛筆銳利陰極棒）；P. Nikolaev，et al在Chem. Phvs. Lett·· 243，49 (1 995)，（其使用一脈衝雷射 氣化（PLV)過渡-金屬/石墨組合顆粒）；A. Thess et al在 Science. 273，483 (1996)及M. Yudasaka et al 在 Chem. Phys· Lett', 278, 102 (1997)，（其中雙雷射脈衝被使用或其中該 目標分別沿著該圓柱軸分成一半石墨及一半金屬）； Rinzler，et al··在 Appl· Phys.· A6 7 (29) (1998)(其述及包含具 有在顆粒中佔6-10%比重金屬之碳及金屬之脈衝雷射氣化 之顆粒，且該顆粒係利用雷射束維持在1200°C來氣化，而 氬在500 Torr係用作該載子氣體）；K. Hernadi，et al·，在 Carbon· 34, 1249-1257 (1996)(其述及該催化之化學氣相沉 積（CVD)之含碳氣體用於SWNTs综合在1200°C不成比例之 一氧化碳與鉬或在鋁土上支撑之鎳/鉻顆粒被用作爲催化 劑）。所有這些前述公告内容係在此一併整合參考之。 如此上所述，該毫微管包含這些MWNRs，其中該毫微管 係對準於相同方向，也就是，大陣列完美對準碳毫微管， 正交於該基板表面而立。·它們係利用熟知技術來備製，例 如，Ren，et al在 1998 年Science. 282，1 1 05及Andrews，et al在 1999年Chem. Phvs. Lett· 303，467的那些，此兩者内容被整 合參考之。它們説明二不同技術。前文章中所述技術將該 電漿擴張熱熔絲化學氣相沉積法應用自乙炔/氨氣體混合 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ·-----------裝--- (請先閱讀背面之注意事寫本頁) . 1250546 A7 B7 五、發明說明（16 ) (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 物至鍍鎳基板上，且產生具有可控制直徑從2 0至4 0 0毫微 米及長度從0.1至50微米在大至幾平方公分表面上之碳毫 微管。重要的是低至650°C之基板溫度被使用，其允許應 用該工業級玻璃來沉積該管子。另外，一作爲毫微管成長 之一催化劑之支撑性鈀金屬可被使用，如Tsai在1999年Αρρ· Phvs. Lett, 74, 1462文章中所述及，其内容被整合參考之。 1999年Chem. Phvs. Lett· 3 03，467中所述之其它技術不需 使用具有一執行金屬催化層之表面，且因此係更多用途 的。於一石英管反應器中約675°C下利用熱分解一二茂鐵-二甲苯混合物，並產生覆蓋在清潔石英表面上之大陣列 (高至每平方吋1 2個）中所配置之相當良好結構之M WNT。 雙壁式碳毫微管（DWNTs)也是同樣被包含於該毫微管定 義中。它們係述於 USSN 09/680,291，名爲 “Double-Walled Carbon Nanotubes are Methods for Production and Application”，其應用係由本發明之相同受讓者所擁有，且 其内容被一併整合參考之。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 它們係由包括提供一碳來源及一主要包括元素周期表中 鐵族之過渡金屬之催化劑及具有一形成主要包括含画素氣 體之大氣之DWNT之反應區中之硫磺並將該碳及催化劑在 一？瓜放電之反應區中加熱.。 更特別地，利用一弧放電技術產生DWNTs。一金屬-石 墨電極之氣化被使用。該陽極係一具有填充催化劑之鑽孔 通道（直徑3.2毫米及長度200毫米）石墨棒（通常直徑約8毫 米）。該陰極係一直徑1 0毫米且長度1 5毫米之石墨棒。該 -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1250546 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 五、發明說明（17 ) 催化劑係備製於下列方式中：—鴒、处π μ，丄 Τ 鐵、鉻及鎳粉末金屬及元 素硫之遇合物於-研钵中磨碎並在75(rc加熱ι小時。接著 該集塊於球工場中磨碎至-微米顆粒尺寸並接著與碳粉充 份混合。-在孩石墨陽極中鑽孔之3 2毫米通道係稍填充 此混合物。 該狐综合體被攜至-包含_氬及氫氣混合物大氣之反應 室（圖8)中。橫過該㈣之壓降係2㈣伏且該間隙寬度係 維持固定等於1.5-2毫米。該弧氣化處理周期係約2小時。 得到二型碳材料：（1)似布沉積在該反應壁上及（2)該剩餘 產2，一在電極及該陰極上沉積之伸縮圈，沉積成爲一包 含最大濃度之DWNTs之伸縮纖維材料。然而，發現在此處 理中，充滿DWNTs纖維材料也形成非常接近該弧，其中該 溫度係最佳的，很快的在該處理開始並傾向密集地環繞該 弧2間並因此取消此區域中，需用於支撑穩定弧及管製造 之正常氣體循環。更進一步，該纖維材料進行延長及超額 加熱及照明，其引起燒結毫微管及它們的毁滅。爲了避免 這些不要的現象，該纖維材料係自反應區移除，例如利用 一機械模式，如鎢刮刀，其不斷地卸下在該综合期間因陰 極旋轉而剛在該陰極沉積表面形成之纖維材料。（圖8，該 “刀，，1 1 3 )。 熱引起該碳氣化，產生一含碳蒸氣，該DWNT大氣，其 被壓抑使得蒸氣濃縮，導致在它復原處於該加熱反應區形 成該DWNT產品。最好，該DWNT大氣包含一鈍氣，除氫 氣外’氬具有優勢。形成大氣之DWNT係最好維持在範圍 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） β 裝---^-----訂---------- 填寫本頁) A7 B7

1250546 五、發明說明（18) 10 Ton·至3大氣壓。該催化劑係最好主要包括—鐵、#及 鎳粉混合物，其係有利於預熱以使硫與該混合物金屬顆幸二 反應。最好該反應區係於一反應室之電孤放電系統中力 熱’其中該DWNT大氣被保持。該弧放電系統有利於利用 碳電極，其一或兩者被消耗以提供某些或所有之碳被^ 化。根據是否使用一直流電或一交流電弧放電系統，該碳 電極之一或兩者被氣化以提供碳作爲該DWNT產品之來 源。 具優勢地’該催化劑混合物係置於一位在該電極孤端之 消耗性電極（D C系統）之中央洞口中。碳顆粒係有利於與 該催化劑顆粒混合以提供該反應區中用於氣化之進一步來 源碳。 該DWNT大氣之氫係最好由一例如曱燒、乙垸及乙炔之 碳氫氣體中之氫所組成。 因此形成之DWNTs係成束的在該周邊上具有清楚可見之 離散小管。成束之這些小管之可見長度係多於1微米。該 HRTEM微影顯示大部份小管由二集中近於圓柱字母形層之 雙壁式毫微管（DWNTs)所組成。通常，：DWNTs之外直徑位 於3.4¾微米至5.5毫微米之範圍間而内管在2.7至4.7毫微米 間變化。 _ 在本發明中，最好，該毫微管係多壁式且該毫微管係筆 直具有一介於7及1 2毫微米間之直徑。該壁係由5-5〇層集 中字母形層所組成。較佳之MWNT長度範圍從0.5至1 0微 米’且它們已加覆蓋端。 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公爱） (請先閱讀背面之注音？事項3寫本頁) i · ^1 ϋ ^_| ^1 ·1 ϋ i.— 一 · n ·ϋ an ϋ n i_i 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 1250546 A7 五、發明說明（20) 石，陽極係置於一眞空處理室。該支撑基板係直接配置於 孫眞空處理室。該眞空處理室係接著排空，且一如氦或氬 之鈍氣被引進至該眞空處理室以設定一鈍氣大氣爲2〇 T〇rr 至約1 atm，且最好，靠近該眞空處理室之大氣壓。 接著，所有石墨棒被激化並利用電阻自熱來加熱。此方 式中，孩石墨棒之碳被昇華並沉積在該支撑基板上以形成 該碳毫微管層。 ^右忒笔微官係商業化產品或被備製且接著隔離，該毫微 管會結合一熟知此項技術之人士所熟知之黏結劑，例如， 如傳導環氧化物之環氧化物（銀環氧化物）或非傳導環氧化 物（如Torr Seal®) ·，鐵氟隆；氰基丙烯酸；Crazy⑴狀⑧； 聚々乙晞H軟金屬，·聚偏二氟乙晞或其它能持住該亳 微詧之其b材料。忒毫微管被懸在該黏結劑以形成一黏社 劑毫微管陣列。如在此所使用，該黏結劑意謂_適用^ 特性 < 黏結混合物以保持適當配置之碳毫微管於該混合材 料結構中。選擇性地溶劑，最好爲一揮發性溶劑或一 ^子 惰性溶劑，例如，N，N-二甲基甲醯氨，會被加至該混合物 中。在應用至該基板後，弄乾該基板。 口 該耄微管係接著塗佈鑽石或似鑽石基板。若塗佈鑽石， 傳統鑽石塗佈技術未令人滿意的因藉此形成之鑽石顆粒用 於該小的毫微管將會太大。本發明者發現自富勒烯 (fullerene)中成長之鑽石具有該正確尺寸，且該毫^管係 使用習知所述之技術來塗佈鑽石，例如，電滎式二取 氣相沉積法（PACVD)，其係使用例如微波電漿輔助= (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) ^ ^---.-------------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -23 1250546 A7 B7 五、發明說明（21 ) ^D、射頻t衆輔助式CVD、t感韓合電裝輔助式_及 田同者<習知不同沉積技術。轉換富勒烯成爲鑽石之例係 述於GrUen之兩美國專利號5,620,512及5,462,776，這兩者 之内容一併被整合參考之。 &形成該鑽石膜牵涉到形成—富勒#蒸氣，提供—無關於 虱：惰性蒸氣流並結合該氣體與該惰性蒸氣，通過該結合

$富勒缔蒸氣及惰性氣體載子流至一室中，在室中形成一 ，漿並使在《中斷成片段之富勒晞以形成該鑽石膜並接 著使用前述技術，例如使用微;皮電漿沉積法，來沉積該片 段性材料至該毫微管上。 訂 更特別地，含富勒烯煤灰不是使用習知技藝中熟知技術 來純化，如利用接觸甲醇以移除碳氫之處理，就是當作沒 有純化來使用。處理或未處理之富勒缔係利用傳統田及/或 熱處理來徹底地去氣體，並接著置放於一耦合至一電漿沉 積室（昇華室而該昇華體積係搞合至該電漿沉積室體積 中。含富勒晞蒸氣係利用加熱該昇華室至一足以使富勒缔 昇華來引進至該電漿沉積室中。最好，該溫度範圍從約 35?C至賴0C。—惰氣載子氣體（例如，氬）被引進至該 昇華器中以傳送該昇華含富勒蒸氣至該沉積室中。在飽和 狀況下’引進該室之氬氮中該原子碳内容係敎14%莫耳 百分比(根據純(：6。之蒸氣壓）。該含蓋毫微管基板係在該 沉積室底部並落於其中以累積沉積之碳。—受激之電聚係 備製於含該惰氣及該富勒缔之室中，如使用一微波產生器 來在室中產生一微波，其倭公p ^ 便刀段（S勒烯接著影響該毫微 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格公爱 1250546

五、發明說明（22) 管塗佈之基板。 雖然鑽石能假定一些定向，鑽石之較佳定向係（i i i)。 (111)定向提供最精準的垂直特徵。（111)定向在該垂直方 向中也長的最快且鑽石（111)表面具有一負電子親和力。然 而’只要该鑽石膜保持負電子親和力，則可使用其它定向 鑽石。 除鑽石外，該毫微管可被塗佈似鑽石基物質。 該名詞“似鑽石碳，，（DLC)係一習知技藝代表，且它係用 於本發明應用中如同一熟知此項技術之人士所了解的。它 意謂著該碳處理適當之短範圍順序，也就是，一適當結合 心SP2及sp3鍵也會提供用於具有高電流密度之場放射材 料。利用短範圍順序通常係意謂一任何尺寸中少於約10毫 微米（nm)順序配置之原子。 似绩石碳派係在一非結晶形式中具有sp2及sp3混合鍵兩 者（碳細胞結構。DLC由一在鑽石之—似碳四面體結 超大鏈結之非結晶陣列碳原子或—混合碳及氫原子組成。 似鑽石碳係一用以描述大部份亞穩非晶體材料但包含— 微晶格相位之硬碳膜之名詞。㈣石碳例包含非晶體^石 (⑽）、非晶體碳（3_〇、四面體非晶體碳（ta_c)及似鑽石π 氫及雷同者。Ta-C係最佳.似鑽石碳。 灭 DLC膜已以各種方法備製，且某些係説明於美 5,470,661及6,165,676，兩者内容—併在此整合表考之唬 DLC塗佈已利用如射頻或直流電漿輔助化學氣二 (CVD)、濺鍍法、纟自各種固態或氣態來源材料之這類技 - 25- 本紙張尺度賴中國國家標準（$S)A4規格（21G X 29?^^ ------------»!装 5先閱讀背面S拳 寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1250546 A7 B7 五、發明說明（23) (請先閱讀背面之注意事項3寫本頁) 術之具2成及離子束沉積來備製。此外，DLC塗佈可由 PAC VD或畐勒晞陰極孤電漿沉積法任一者形成。d L· C膜 特徵爲一估測在範圍2000-5000kg/mm2之極端硬度、一般 性低的摩擦係數及通常非常高的内部壓力。使用電漿輔助 CVD (PACVD)沉積之膜通常整合高至60%氫，而利用濺鍵 法或一南具2狐之這些沉積可包含僅有少量氫，或完全沒 有氫。 用來塗佈該毫微管之似鑽石碳也必須具有一負電子親和 力。 塗佈該似鑽石碳或該鑽石係非常薄的。塗佈量係足以用 於電子場發射器以阻止來自該毫微管中蒸鏡之碳。最好， 在該毫微管塗佈厚度範圍從約1 〇至約1 〇 〇亳微米，更特別 地’攸約2 0至約5 0毫微米。況且，最好，雖然用於塗佈 該鑽石或似鑽石塗佈之毫微管尖端係更關鍵，該毫微管係 眞地均勻塗佈。況且，若鑽石係用於塗佈該毫微管，最 好’该鑽石顆粒尺寸範圍從鑽石之約20 — 60毫微米。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π 支撑在該基板上之鑽石或鑽石塗佈毫微管用作一場放射 裝置之電子放射陰極。其中該陰極包括塗佈鑽石或似鑽石 碳之毫微管之場放射裝置可一熟知此項技術之人士所熟知 之傳統技術來備製。下面·典型提供一些例子。 本發明已發現由塗佈鑽石或似鑽石碳之毫微管組成之陰 極已顯著地強化有關一包含一未塗佈毫微管陰極之電子放 射。導引電子場放射測試已顯示出現在碳毫微管上之鑽石 或似鑽石碳塗佈改進該電子放射特徵高達4 〇 %或更多。不 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 1250546 A7 B7 五、發明說明（24) 用以束縛，相信在該放射表面上鑽石或似碳之出現顯著地 降低作用函數價値，因此導致較高放射效率。 本發明也 >王意本發明另一優點。在操作具有一由毫微管 組成之陰極之電子場發射器期間，他們注意來自該裝置壁 上陰極中之碳軌跡，尤其在根據此效應通常存在裝置内之 局部過熱之鬲眞空放射表面之例中，例如，CRTs、平面 板。然而，根據本發明，當該場放射器裝置係塗佈鑽石或 似鑽石碳。沒有陰極材料氣化之這類軌跡被發現在該壁 上。因此，本發明者發現出現之鑽石或0£(:塗佈阻止或顯 著地延遲電子場放射期間來自碳毫微管之碳氣化，尤其在 根據此效應通常存在裝置内之局部過熱之放射表面之例 中。 下列並非限制例進一步説明本發明。 例1 鱼_製鑽石塗佈或％佑碳亳撒營陰炼 (a)陰極基礎係一鉬線圈，〇 〇2-〇 〇4毫米厚，切割成聯票 (直徑6 · 5毫米）外形。該聯票一邊被粗化並塗佈一液態懸 浮液之主要磨碎碳毫微管。除鉬線圈外，該陰極係由同厚 度之銅線圈所形成。發現使用銅線圈取代鉬線圈不會引起 任何可見或可測量之差異.。加入少量傳統傳導性黏結劑至 提供良好黏性及電性接觸之懸浮液。一氣刷被用來使一平 滑塗佈具有均勻厚度。在室溫弄乾後，聯票在眞空，溫度 150 C下被加熱處理丨5分。此程序被重複2至$次直到得到 一期待厚度之塗佈。接著，一半該產生之樣本使用壓力5〇 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項^^寫本頁) rl裝 la· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 1250546 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 _______B7^____ 五、發明說明（25 ) 至90 MPa冷壓。該最佳結果係得到一包含70-95% MWNT及 5-3 0%之聚乙晞變性氟化物黏結劑及使用二甲基甲醯氨作 爲一溶劑之懸浮液。 形成基板之另一方式係施用一薄塗佈之膠狀銀在金屬聯 票上並在它在空氣中稍乾後對碳毫微管頂部上噴霧。在室 溫下弄乾後’樣本在眞空下被加熱處理。此例中，該毫微 管綠浮液之液態成份天性係無關的，因該黏結劑未被使用 之故。這群基板未被加壓。 兩程序產出之基板具有良好黏性及良好電傳導性。 (b)如上述備製之陰極被塗佈鐵石薄膜。沉積之鑽石塗 佈係在一傳統鐘罩形反應室利用前製之富勒烯煤灰作爲一 鑽石前導中之微波PACVD來執行。包括總壓在1及i〇 kpa 間之典型電漿參數’電漿電源介在丨〇 〇及8 〇 〇瓦之間且基 板溫度約爲1200 K。氬係用作爲一電漿載子氣體。所得塗 佈具有毫微晶體鑽石結構。 用於自我們碳毫微管陰極中放射而沒有最後鑽石塗佈之 典型臨界場係爲2 · 5伏/微米階層。在應用鑽石塗佈後，該 臨界電壓以掉落至1.8-1.9伏/微米（圖1)。 例2 來自DLC塗佈碳毫微管陰極之雷子場放斯 該陰極係以相同於例1之方式來備製。該DLC塗佈係藉 由使用一過濾陰極弧技術來製造。沉積係以脈衝周期5 = 秒/脈衝及1脈衝/秒之脈衝方式來執行。該基礎係在頻率 125仟赫被脈衝偏壓約_2千伏特。所得之DLC塗佈具有如 裝--- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) · -28 -

1250546 A7 B7 五、發明說明（26) 四面體鍵結無結晶碳（ta_C)所述之結構。 該塗佈厚度係少於5 〇毫微米。 (請先閱讀背面之注意事項 寫本頁) 傳導測量電子場放射已顯示改進之D L C塗佈陰極之放射 特徵。具有DLC、ta-C之樣本塗佈已顯示該臨界場1.3伏特 /微米（圖2 )。 圖1及2中I - V圖之一重要特徵係該圖形之陡峭斜率，其 指示著不僅該臨界場係藉該鑽石或DLC塗佈之呈現來調 低，而且以一小量增加之電壓施加至該陰極，能得到較高 放射電流。 例3 場放射機制及Fowler-Nordheim圖 存在之Fowler-Nordheim圖（圖3)之直線部份指示著隧道 效應，而非熱激能，係來自例1及2備製之鑽石及j) l C塗 佈陰極之電子場放射中之控制因子。電子場放射之改進起 源自透過該陰極材料表面來調低用於“電子氣化之作用函 數”中。 例4 鑽石塗佈碳亳微營之電子場放射穩定性_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 用於查證該場放射穩定性之陰極樣本係如例1及2所述地 來備製。 ^ 該放射穩定性係在1 0微安培層次之放射電流位準下丨〇〇〇 小時期間連續作測試來查證。所得結果已顯示該電子場放 射參數未被改變且在此期間’放射特徵中沒有可留音的牵 化現象被記錄到。 -29 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1250546 A7 B7 五、發明說明（27) 用於不同電流位準之電子場放射穩定性量測之結果係呈 現於圖4中。 (請先閱讀背面之注意事項一^寫本頁) 比較性例1 來自未塗佈之SWNT及未塗佈之MWNT之電子場放射 用於查證單壁式（SWNT)及多壁式（MWNT)探毫微管之電 子場放射之樣本係如例1 (a)所述地備製。測量作爲施加電 場函數之放射電流之結果係呈現於圖5中。該結果之統計 分析已顯示若使用SWNT來製造陰極，則可得較高放射電 流。 該放射穩定性係呈現於圖6中。該膜之長期穩定性被查 證，且來自該SWNT膜之放射衰減係貢獻於持續性燒掉該 易於放射地點。 如圖6所示，來自該MWNTs中之電子放射強度被可觀地 改變，而不像塗佈之毫微管那樣。一與圖4結果之比較顯 示該塗佈樣本展示於該電子放射中相當少的波動。 例6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一具有根據本發明在一 CRT發光元件中所舉一塗佈著鑽 石或似鑽石碳之毫微管爲具體實例之冷場電子放射係示於 圖7中被架構如下。一根據本方法所生產並根據例1所生產 之塗佈著鑽石或似鑽石碳^之毫微管例係使用一傳導性銀膏 直接膠黏在一不鏽鋼板（陰極200及一 CRT中塗佈之碳毫 微管110)上並在空氣中450°C下烘烤消除該銀膏。該陰極 係覆蓋著一控制柵電極（202)。該陰極（200)及該控制柵（202) 係使用陶磁間隔物（201)來分開一固定距離。在該塗佈毫微 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

125街祕ο35%號專利申請案 中文申晴專利範圍替換本(94年7月）申请專利祀圍 六 κ更.丨正本I L 微管，*有實質均勻之鑽石或似鑽石i塗^4該 :微管之塗佈具有一厚度範圍從約10亳微米至約i〇〇毫 微米。 2·根據申請專利範圍第1項之毫微管，其中其上塗佈範圍 k約2 0愛微米至約5 〇毫微米。 3.根據申請專利範圍第1項之毫微管 佈著鑽石。 4 ·根據申請專利範圍第3項之毫微管 寸範圍從約2 0毫微米至約6 〇毫微米 5 ·根據申請專利範圍第丨項之毫微管 饰者似鑽石碳。 6.根據申請專利範圍第1項之毫微管 管。 7·根據申請專利範圍第1項之毫微管 管。 8·根據申請專利範圍第1項之毫微管 管。 9· 一種在一電子場發射器中之場放射陰極，包括一基板 塗佈該基板之毫微管及一在該毫微管上實質均句之鑽 或似鑽石碳塗佈，當使用該陰極於電子場放射時，該 石及似绩石碳具有一呈現出一足以延遲氣化該亳微管 後之數量之負電子親和力。 10·根據申請專利範圍第9項之場放射陰極，其中一黏 係另加且與該毫微管混合。 其中該亳微管係塗 其中該鑽石顆粒尺 其中該毫微管係塗 其係一多壁式毫微 其係一單壁式毫微 其係一雙壁式毫 微 石 鑽 之 結劑 69394-940721.DOC 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1250546 A8 B8 C8 申請專利範園 U·根據申請專利範圍第9項之場放射陰極，其中該鑽石或 似鑽石塗佈在該毫微管上之厚度範圍從約1 〇亳微米至約 1 〇 〇毫微米。 12·根據申請專利範圍第n項之場放射陰極，其中該鑽石或 似鑽石塗佈在該毫微管上之厚度範圍從約2 〇至約5 〇毫 微米。 ，其中該毫微管 ，其中該鑽石顆 〇 ，其中該毫微管 ，其中該毫微管 13·根據申請專利範圍第9項之場放射陰極 係塗佈著鑽石。 14·根據申請專利範圍第1 3項之場放射陰極 粒尺寸範圍從約2 〇毫微米至約6 0毫微米 B·根據申請專利範圍第9項之場放射陰極 係塗佈著似鑽石碳。 从根據申請專利範圍第9項之場放射陰極 係多壁式。 17·根據申請專利範圍第9項之場放射陰極，其中該毫微管 係單壁式。 队根據申請專利範圍第9項之場放射陰極，其中該毫微管 係雙壁式。 19. 一種具有在一電子場發射器中之場放射陰極之陰極射線 管’該場放射陰極，包括一基板、塗佈該基板之毫微管 及一在該毫微管上實質均勻之鑽石或似鑽石碳塗佈，當 使用該陰極於電子場放射時，該鑽石及似鑽石碳具有一 呈現出一足以延遲氣化該毫微管之碳之數量之負電子親 和力。 69394-940721.DOC 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公爱) 1250546 &、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 2〇· —種強化來自一電子場發射器之電子場放射之方法，該 發射器包含一由塗佈一基板之毫微管所組成之陰極，該 、务匕括以強化電子場放射之有效量的鑽石或似鑽石破 來實質均勻塗佈毫微管。 、 21· 2據申請專利範圍第2 〇項之方法，其中該鑽石或似鑽石 塗佈在該毫微管上之厚度範圍從約1 0毫微米至約丨〇 〇毫 微米。 22·^據申請專利範圍第21項之方法，其中該鑽石或似鑽石 塗佈在該毫微管上之厚度範圍從約2 0至約5 0亳微米。 23·根據申請專利範圍第2〇項之方法，其中該毫微管係塗佈 著鑽石。 从根據申請專利範圍第23項之方法，其中該鑽石顆粒尺寸 範圍從約2 0毫微米至約6 〇毫微米。 25.根據申請專利範圍第2 4項之方法，其中該塗佈厚度範圍 從約1 0毫微米至約丨〇 〇毫微米。 26·根據申請專利範圍第2 5項之方法，其中該塗佈厚度範圍 從約2 0至約5 0毫微米。 27’根據申請專利範圍第2 〇項之方法，其中該毫微管係單壁 式。 28.根據申請專利範圍第2 〇項之方法，其中該毫微管係雙壁 式。 29·根據申請專利範圍第2 〇項之方法，其中該毫微管係多壁 式。 设一種用以延遲氣化來自一電子場發射器中之碳之方法， 69394-940721.DOC 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1250546 A8 B8 C8 ______ D8 六、申請專利範圍 該發射器包含一陰極，其中該陰極係由碳毫微管所組 成’該方法包括以一抑制碳氣化之有效量的鑽石或似鑽 石碳來塗佈該毫微管。 31·根據申請專利範圍第3 〇項之方法，其中該鑽石或似鑽石 塗佈在該毫微管上之厚度範圍從約1 〇毫微米至約丨〇 〇毫 微米。 32·根據申請專利範圍第3丨項之方法，其中該鑽石或似鑽石 塗佈在該亳微管上之厚度範圍從約2 〇至約5 〇毫微米。 33·根據申請專利範圍第3 〇項之方法，其中該毫微管係塗佈 著鑽石。 34. 根據申請專利範圍第3 3項之方法，其中該鑽石顆粒尺寸 範圍從約2 0毫微米至約6 〇毫微米。 35. 根據申請專利範圍第3 4項之方法，其中該塗佈厚度範圍 從約1 0毫微米至約丨〇 〇毫微米。 36·根據申請專利範圍第3 5項之方法，其中該塗佈厚度範圍 從約2 0至約5 0毫微米。 37.根據申請專利範圍第3 〇項之方法，其中該毫微管係單壁 式。 38_根據申請專利範圍第3 〇項之方法，其中該亳微管係雙壁 式。 39. 根據申請專利範圍第2 9項之方法，其中該毫微管係多壁 式。 40. 根據申請專利範圍第1項之毫微管，其中該鑽石或似鑽 石碳係主要包括有富勒婦（fullerenes)製造之鑽石。 69394-940721.DOC 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 χ 297公釐) 1250546 A8 _ B8 Γ、申--------一-- 41·根據中々杳i。> 石碇係主1範圍第1項之毫微管，其中該鑽石或似鑽 42·根據二t包括有利用氣化沉積富勒埽製造之鑽石。 似供r t利範圍第9项之場放射陰極，其中該鑽石或 1石灰係主象、 43.根據申& *要匕括有冨勒晞製造之鑽石。 似錯 利範圍第9項之場放射陰極，其中該鑽石或 '石反係主要包括有利用氣化沉積富勒烯製造之鑽 44·根據申請專 ㈢寻利靶圍第30項之方法，其 4系主要包括有¥勒蹄製造之鑽石。 艮據申睛專利範圍第3 0項之方法，其中該鑽石或似鑽 46 ^ 匕括有利用氣化沉積富勒埽製造之鑽石。 •:種形成一場放射陰極結構之方法，該結構包括具有 微5 %放射陰極附於其上之基板，該方法包括：以具 有效於延遲氣化該毫微管塗佈表面碳之數量之負電子 和力i讚石或似鑽石碳來塗佈該毫微管陰極之場放射 面〇 47·根據申請專利範圍第4 ό項之方法，其中當位在一電子場 發射器時，該鑽石或似鑽石碳塗佈係呈現於一有效的延 遲該毫微管塗佈表面碳氣化之數量中。 48·根據申請專利範圍第4 7項之方法，其中該電子場發射器 係一 CRT 〇 49· 一種形成一場放射陰極結構之方法，該結構包括具有毫 微管場放射陰極附於其上之基板，該方法包括利用在一 碳氣化過程中形成該毫微管之過程中於原址沉積該亳微 69394-940721.DOC 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1250546 as B8 C8 D8 六、申請專利範圍 管在該基板上來固定該毫微管至該基板上，其中該毫微 管係在它沉積在該基板上之前於一毫微管形成氣氛中利 用凝結氣化之碳來形成，以及用鑽石或似鑽石的碳來塗 佈該固定於該基板的毫微管。 50.如申專利範圍第4 9項之方法，其中該塗佈步驟包括以下 步驟： (a) 形成富勒晞蒸氣； (b) 提供不含有氫的貴氣體流，並且該氣體與該富勒 晞蒸氣混合； (c) 將混合後的富勒烯蒸氣與貴氣體承載流通過一腔 室； (d) 在該腔室中形成電漿，並且用該電漿來分裂該富 勒烯；以及 (e )沉積該分裂後的富勒締於該毫微管上。 69394-940721.DOC - 6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）