TWI287940B - Electron source and method for making same - Google Patents

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1287940 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於場發射材料、組合物、結構、裝置及其製 法。更具體而言，本發明係關於製造一種場發射結構及裝 置之方法及系統。本發明之各態樣尤其適用於提供一基於 場發射的大面積X-射線源及一高能量大面積電子源。本發 明之其他態樣尤其適用於需要一冷電子源之狀況，例如， 當提供一平板顯不器時。然而，本發明之各態樣在其他情 況下亦同樣適用。 【先前技術】 經由場發射發生之冷電子在例如CRT中之微型電子搶、 用於導管式治療之X-射線發生裝置至大面積顯示器等方面 之多種應用使吾人頗感興趣。冑空微電子#實質上始於間 極鉬大鳊之Μ型構造，例如，Spindt發射極。因而，該等裝 置逐漸發展成爲金剛石及類金剛石碳（DLC)膜乃至奈米材 料，例如，碳奈米管（CNT)。 在場發射結構及裝置之技術領域内係使用微電子發射元 件或複數個忒等件（或其陣列）來發射電子流。該電子流係 自-或多個場發射極發出。該等場發射極（有時稱爲「尖端」） 之形狀尤其有利於電子之有效發射。該等尖端的表面輪廓 可爲圓錐形或棱錐形。 場發射極結構在微電子應用中具有廣闊的潛力及實用 !·生舉例而s ’其代表性應用包括電子槍及顯示裝置（包括 場發射極結構與發射電子選擇性碰撞於其上之光致發光材 1287940 料之結合）。其他代表性應用包括真空積體電路，該等電路 匕括Is射極尖端之總成與配套控制電極之組合。 在某些已知裝1中，場發射尖端之佈置之特徵在於其與 發射極導體電接觸且與引出電極隔開，因而形成-電子發 射狹縫。隨著在發射極尖端與引出電極之間施加電壓，該 场發射極尖端會釋放出電子流。該尖端或尖端陣列可形成 於一適宜基材（例如，矽或其他半導體或導電材料）上。配套 電極可藉由用於製造微電子裝置的傳統平面技術形成於基 材之上及/或之内。 吾人已熟知各種場發射極類型及技術。舉例而言，Spindt 發射極即係此一類型之場發射極技術。在一 Spindt發射極 中，場發射極係藉由將一電極構造於相鄰的微米級鉬錐體 (Spindt發射極）内而形成。基於該等Spindt發射極之產品在 製造與作業兩方面均存在某些困難。舉例而言，Spindt發射 極之鉬表面存在不利的老化現象。 此外’人們提出了各種場發射極膜及組合物。舉例而言， 藉由用金剛石或類金剛石膜代替錐體可使某些性能獲得改 良。然而，該等金剛石或類金剛石膜之沈積通常較昂貴。 因此，通常希望提供能夠以低成本達成相同或大體相同結 果之廉價材料。通常亦希望避免某些通常與場發射極製造 有關之製造困難，例如，在數平方米之大面積上沈積一場 發射極組合物。 人們除了對基於金剛石的場發射極技術感興趣之外，另 一廣^:歡迎之領域包括碳奈米管發射極（CNT)之應用。使用 91821.doc 1287940 CNT之一優點係CNT可生長於基材上或矽錐體頂部。CNT 亦可與厚膜油墨混合以形成閘極或非閘極場發射極。然 而，使用CNT亦存在若干缺點。舉例而言，CNT與基材之 黏著通常係一弱黏著，因而，CNT在高電場下有被拉出基 材之趨勢。而且，CNT之製造通常亦較昂貴。因此，使用 CNT製造大型（例如，數平方米）顯示器、廣告牌及電子源（例 如，寬屏幕電視及大面積X-射線或電子源）頗受成本限制。 人們亦廣爲熟知已製造出的電介質/碳奈米組合物，其中 碳係利用化學氣體沈積（CVD)方法沈積。舉例而言，利用一 CVD方法之作業闡述於Karabutov等人之「Substitution of Diamond with Insulator in Nanostructure Carbon Low-Field Emitter」（Proceedings of 14th International Vacuum

Microelectronics Conference，University California Davis， 第277頁，（2001))，其以引用的方式倂入本文中且讀者可暸 解其中之其他資訊。在Karabutov等人之文獻中，作者建議 使用以高溫CVD法塗覆有薄碳膜之奈米組合物。然而， Karabutov等人之方法之一缺點係需要約高於450 °C之高處 零溫度。該等高處理溫度會造成某些問題。舉例而言，當 一場發射極組合物沈積於一撓性、塑性基材上時不希望使 用該等高處理溫度。 因而，通常需要一成本有效的冷電子源。換言之，通常 需要一具有低導通場（例如，約1伏/微米至20伏/微米）之成 本有效的冷電子源。與較昂貴的場發射極（例如，碳奈米管 型或基於金剛石的發射極）相比，人們通常亦需要一低成本 91821.doc 1287940 的場發射極。而且，因目前只能製造有限數量的礙奈米管， 故需要易於獲得的場發射極源。此外， 在高處理溫度(例如，約峨或以上之溫二 或生産條件下即可製造的成本有效的冷電子源。 【發明内容】 /艮據-例示性方案，一種場發射極組合物包含一定量的 炭黑及-定量的混合介質。該一定量的炭黑係分散於該混 合介質中。 根據另—例讀實施例，—種處理—場發射極調配物之 方法包括提供一定量的炭黑、二氧化矽介質及一混合介質 之步驟。將該-定量的炭黑、二氧化石夕介質及該混合介質 混合在一起以獲得一場發射極調配物。 壯在再一例示性實施例中提供了一x—射線裝置。該射線 衣置包括-基材及沿該基材表面提供之電子發射極組合 物。該場發射極組合物包含炭黑。沿—上部支承結構提供 一導電膜’以便當該場發射極組合物通過—格柵結構發射 之入射高能量電子撞擊該導電膜時，該上部支承結構將該 入射南能量電子轉化爲X.射線。在另_例示性實施例中提 供了一高能量電子源。 熟諳此項技術者藉由閱讀下述詳細闡釋並適當參照附圖 可清楚地瞭解本發明之各個態樣之該等及其他優點。 【實施方式】 圖1闡釋了用於處理一冷電子發射極組合物之流程圖 10，該組合物包含分散於—混合介質中之炭黑顆粒。較佳 9l821.doc -9- 1287940 地，該混合介質包括一聚合物基質。在第一步驟12中提供 了炭黑顆粒。該等炭黑顆粒可包括相對價廉之顆粒，例如， 輪胎用原料、油墨或車輛排氣（例如，柴油排氣）。該等炭黑 顆粒可具有各種粒徑、顆粒形狀、表面積及比重且可經或 未經表面處理。 有效炭黑之實例包括（但不限於）非晶形炭黑（例如，被稱 爲爐法炭黑之等級/類型者，尤其包括Cabot公司製造之 Vulcan及 Monarch炭黑）。其他炭黑包括 Conductex 975 Ultra 及 Conductex SC Ultra (Columbian Chemicals公司）。一較佳 炭黑係Vulcan XC72R，然而，亦可使用其他類型之炭黑。 在步驟14中，將炭黑分散於一混合介質中。在一較佳方 案中，該混合介質包含一正型光阻劑，例如自Shipley公司 購得之Micfoposit S1818。若干其他混合介質亦可用於步驟 14且可作爲有效的黏合劑或基質用於該等炭黑調配物。其 他該等混合介質可包括（但不限於）曱酚酚醛樹脂（例如， Microposit S 1 805 及 Microposit FSC-M ;所有該等均購自 Shipley公司 L.L.C·，Marlborough，Massachusetts) 〇 其他混合介質可包括環氧樹脂、聚胺基甲酸酯、聚丙烯 酸酯、聚酯、聚醯亞胺、聚矽氧烷及矽氧烷-烴聚合物，例 如，B級二乙烯基矽氧烷-雙苯並環丁烯（CYCLOTENE ; Dow Chemical公司）。在一較佳方案中，該混合介質可包括一流 態氧化物（例如，自Dow Corning購得之流態氧化物 FOx17P在另一較佳方案中，該混合介質可包括一旋塗玻 璃（SOG)。SOG材料有若干種，包括（但不限於）矽酸鹽基化 91821.doc -10- 1287940 合物、有機矽化合物及摻雜劑-有機化合物。用於本發明之 一態樣之一種該SOG係自Honeywell購得之Accuglass T-11 及其類似物。或者，此一混合介質可包含一可藉由熱處理 轉化爲金剛石之聚合物’例如’由Cenymer (Longmont， Colorado)提供之基於金剛石的聚合物組合物。一給定混合 介質之選擇端視以下而定··期望黏度、最終使用溫度要求 及該混合介質增強給定調配物之場發射之能力。 在步驟1 6中，製程1 0可包括添加一有機溶劑至調配物之 步驟。在步驟18中，可端視是否欲改良或控制調配物之_黏 度來決定是否添加一有機溶劑。舉例而言，調配物黏度可 影響所得膜之性質（例如，膜厚度、膜均勻性、分散品質、 膜平面性等）。該等有機溶劑之實例包括（但不限於）三甲 苯、二甲苯、曱苯、丙二醇單甲醚醋酸酯、丙酮、乙腈、 N-曱基σ比11各烧酮、醇類（例如，異丙醇）及其他類似溶劑。 在一方案中，在分散步驟14期間，可使用光敏性或非„光 敏聚舍物Jt麗物。舉例而言，一較佳光敏性聚合物調配 物係 MicropoSit S1818(Shipley 公司）或 CYCLOTENE 4022(Dow Chemical公司）。較佳非光敏性聚合物調配物之 實例包括 Microposit FSC-M(Shipley 公司）及 CYCLOTENE 3022-35(Dow Chemical公司）。 CYCLOTENE聚合物調配物具有若干較佳特性。舉例而 言，CYCLOTENE 3 022-35聚合物調配物通常具有低黏度（在 25°C下低於15 cp)，因而可獲得相當薄的固化膜（例如在 5,000_1，000 rpm下旋塗1-2微米）且可獲得高平面化效率。本 91821.doc -11 - 1287940 參透且在真空中具有低脫氣性質之可而才受溶劑/化學品之 膜。或者，聚合物調配物可具有非光敏性或光敏性（即，一 光阻劑）。該等聚合物調配物可藉由各種方法固化，包括輕 射及熱固化。 在步驟22中，評價該電子發射極調配物之垂直方向電 阻。換言之，評價該調配物以瞭解其是否已達到一期望之 特定電導係數臨限值。評價垂直方向電阻之一種方法包括 放置一圓形探針尖端於該膜之頂部。此探針尖端連接至一 歐姆表。另一探針尖端連接至其上已沈積有該場發射極膜 組合物之導電基材。較佳地，該歐姆表應指示出1千歐姆以 下之電阻，由此可指示一可接受之垂直方向電阻。如彼等 熟諳此項技術者所瞭解，此僅爲一種可接受之垂直方向電 阻值’亦可採用其他類型之數值。 若該調配物不具有期望之垂直方向電阻，則可在步驟Η 中添加額外的炭黑。此外，在步驟18中亦可添加額外的溶 劑。然後，可在步驟14中重新混合該重新調配之組合物。 在步驟20中將所得重新調配之基質沈積於一基材上、固化 並隨後在步驟22中重新檢查垂直方向電阻。 垂直方向電阻係場發射極組合物之一重要特徵。舉例而 言，評價垂直方向電阻的原因之一係來自導電基材之電子 將會垂直穿過膜到達發射極-真空介面。因此，只要在垂直 方向上有足夠發射位置來達成某一期望垂直方向電阻，場 發射極膜就無需（但可以）具有橫向電導係數。 在步驟24中’可利用步驟22中經處理之場發射極基材製 9182l.doc -13- 1287940 化％發射裝置或場發射系統。下文將參照圖4及圖5說明並 詳細闡釋可於步驟24中製備之兩種類型的場發射裝置。 圖2闡釋了 一處理電子發射極組合物之流程圖4〇，該組合 物包括分散於一混合介質中之炭黑與二氧化矽混合物。流 程圖40中之該等步驟大體上與上述參照圖丨闡述及詳細說 明之步驟相似。 舉例而言，在步驟42中提供了炭黑。較佳炭黑之類型及 性貝如上所述。然後，在步驟43中，將該炭黑與二氧化矽 粉末混合。較佳二氧化矽之實例包括（但不限於）熱解法二氧 化矽（例如，L_90、LM-130、LM_150、M-5、HS-5、所有

Cab Ο-Sil一氧化矽，其主要在表面積方面有差別，自 公司購得）。二氧化矽（例如，L_9〇)之所以較佳乃因其表面 積較小。 在步驟4 3中混合之該等樣品可製備成使該混合物具有特 定的重量比。C:Si〇2之重量比之實例包括1:1、1:2及2:1， 但不限於該等比例。 在步驟44中，將該炭黑-二氧化矽混合物分散於一混合介 貝中在方案中’於混合步驟44後，可使用光敏性或非 光敏性聚合物調配物。舉例而言，一較佳光敏性聚合物調 配物係 MiCroposit Si8i8 (Shipley 公司）或 cycl〇tene 4022 (Dow Chemical公司）。一較佳非光敏性聚合物調配物 包括]Vticroposit FSC-M (Shipley 公司）或 CYCLOTENE 3022-35 (Dow Chemical公司）。CYCLOTENE聚合物調配物 具有若干有利特徵，包括：黏度低（在25°C下< 15 cp)、固 91821.doc • 14· 1287940 化膜較薄（在5,000-1，〇〇〇 rpm下旋塗1-2微米）平面化效率較 南 ° 在步驟50中’如上所述將該調配物沈積於一基材上並固 化。然後可平面化該經固化之調配物，較佳使用化學機械 平面化（CMP)方法，其使用化學反應性漿液與機械力之組合 作爲平面化表面之手段。 在圖2之步驟43中添加二氧化矽至炭黑之一優點係此三 重炭黑/二氧化矽/混合介質組合物可形成與奈米技術等效 之二重接點。彼等熟諳此項技術者皆熟知，三重接點（其通 事出現於導體、絕緣體及真空之三向介面）可在一定程度上 加強場發射。 然後’在步驟52中，評價該調配物之垂直方向電阻。如 上所述’若該調配物不具有期望之垂直方向電阻，可在步 驟46添加額外炭黑及溶劑。然後在步驟44中重新混合該調 配物。 在步驟54中，可使用該調配物製造發射裝置或系統。下 文將參照圖4及圖5闡述兩個該等冷場發射裝置。 將碳及碳/二氧化矽發射極之性能與包含CNT及混合介 貝（其包含一光阻劑，例如，Microposit S1 818)之發射極調 配物進行比較。此比較之初始結果示於圖3中。圖3闡釋了 電流對電％ (Ι-E)之圖形60。圖形60闡釋了發射電流（微安） 與引出場（伏/微米）64之間的函數關係。如圖3所示，提供了 三條Ι-E曲線··第一條爲炭黑_si〇2-光阻劑（pR)調配物66， 第二條爲碳奈米管-PR調配物68，第三條爲炭黑_pR調配物 91821.doc -15- 1287940 爲了與CNT之發射結果實施比較 之等量CNT與光阻劑混人並以上过、_^碳和破崎 仏 4，比口亚U上述相同方式製锯你分 <在空乳巾於12G°C下將測試樣品㈣ ^ 測試樣品的一角去除約爲i平方 ：然後，在 ^ ., t』回積之材料。該λΙ、 面積材料使用浸潰於丙酮中之潔淨室織物 少 ^ ^ ± ^ 示。然後使該 *路銅表面通過-安Μ — χγζ控制器上 觸發射極。 ^衣針大鈿接 X發射測試在一離子泵定製真空室中及約10-6至約10_8托 昼力下進行。將該發射極觸點置於該測試樣品之暴露銅表 面上後，使亦安裝於一 χγζ控制器上之陽極與該樣品接 觸。以此方式檢測樣品以確定該場發射極膜是否具有導電 性。然後升高該陽極直至接觸斷開爲止，由此確Sd=〇之 位置。然後通過該XYZ控制器之2測微計調整陽極距離，其 通常介於25至150微米之間。由於使用直徑爲3毫米的陽極 探針接觸該發射極可能會破壞該表面，故拉回探針後，通 過X或Y測微計將其移開距其初始位置至少1個直徑之距 離。通過上述方法可使距離測定精度達± i 0微米。 自圖3之圖形可以看出，C/Si〇2/PR樣品66&C/PR樣品7〇 之引出場或「導通場」64介於2伏/微米至4伏/微米之間。如 熟諳此項技術者所瞭解，當發射電流62達到約丨〇毫微安培 時，通常可將導通場視爲引出場。 如圖3所示，C/SiOVPR樣品66顯示具有最低的導通場。 該C/SiOVPR樣品66亦顯示其Ι-E曲線具有顯著的峰。其他兩 91821.doc -16 - 1287940

個樣品（樣品68及70)所示據信爲飽和區域。人們已熟知單獨 的CNT(即，未與光阻劑混合之cnt)通常具有展示類似特性 之傾向且發射係歸因於經吸附體增強之發射，隨後爲飽和 區域。此一飽和區域通常與吸附體之去除相關。該飽和區 域之後通常爲一乾淨表面之增強發射區域。參見（例如）Wei

Zhu編輯之 Vacuum Microelectronics(第 6 章，圖 6·13，John Wiley & Sons(2001)) 〇

圖4闡釋了 一納入本發明態樣之場發射極結構8〇之實施 例。更具體而言，此場發射極結構8〇包括一場發射極組合 物88，例如，根據圖1或圖2闡釋之製程製備之組合物。如 圖4所示，場發射極結構8〇亦包括一基材82。該基材可包括 一由Al、Cii或不銹鋼製造之金屬板。 再回到圖4，較佳地，場發射極組合孩巧8包括一根據圖j 或圖2闡釋之方法製備之組合物，且係沿基材82之上表面96 提供。該場發射極組合物可藉由旋塗或喷塗沿該表面96沈

積。將該經沈積之組合物88固化後，可進一步平面化該經 固化組合物膜之表面，較佳藉由化學機械平面化（CMp)方法 進行。可將格柵結構91置於發射極膜88上。該$柵結構（已 知其包含複數個格柵孔120)位於複數個絕緣部分⑽上。彼 等熟諳此項技術者已瞭解，格柵結構91可由Cu、不銹鋼或 其他類似材料製造。絕緣體部分89甲隹 >每醯亞胺帶或其他 適宜材料製造。該絕緣膜之底面亦可包含_黏結劑以便格 柵結構91可附裝至發射極材料上。或者，可藉由沈積—數 微米厚的絕緣體層並隨後經㈣沈積與微影㈣步驟來界 91821.doc -17- 1287940 定複數個孔而在發射極組合物88頂部製造格柵結構91。然 後，位於光界定孔下之絕緣體材料可藉由蝕刻去除，且同 時亦去除了金屬膜頂部之光阻劑。

場發射極結構80包括兩個可選絕緣體結構1〇〇及1〇2。該 等可選絕緣體結構100及102沿垂直方向遠離格栅91之上表 面延伸，因此爲上部支承結構94提供了一定程度之機械穩 疋性及/或機械支承。是否需要該等絕緣體結構端視場發射 極結構類型而定。舉例而言，當尽射線源之一表面之表面 積約爲1平方吸時，藉由選擇適宜厚度之基材結構82與上部 支承結構94，可不需要該等間隔件。對於其表面積大於i 平方呎之裝置而言，可包括該等間隔件。儘管圖4中僅示出 兩個間隔件，但應瞭解，亦可使用其他間隔件佈置及/或構 造，例如一包含兩個以上間隔件之間隔件佈置。 ,該等間隔件之長度亦端視工作電壓而定，當電壓自2〇kv 增=至1 MV或以上時，其長度應相應增加，以避免發生電

上部支承結構94沿導電層92之上表㈣佈置。較佳地 此上部支承結構94沿基材82之長度方向延伸。在 中，該上部基材包括一低原 眾于里材枓。此一低原子量枯4 可包括金剛石、玻璃或兮笪 里柯71 喁次邊荨類似材料之組合。較佳地，、、, 上部支承結構94之下表面提供導 ' Λ/Γ 奴仏V电層92。此導電膜可白/ M〇、Cu、W或其他類似材料，且 、了包； 此端視裝置80之竿此期望 /b、至15微米之厚度 心呆二期望工作特性而定。 方案中，可根據X-射線裝 3，在一 置之工作電壓來選擇導電膜。告 9182I.doc -18- 1287940 該膜受到入射高能量電子流124撞擊時，其會將部分電子^流 (0·1至3%)轉化爲X·射線13GD。 在方案中，藉由一絕、缘介質（如所示之絕緣介質1〇s、 110)包覆上部支承結構94與基材82。此一絕緣介質可包括 一可機械加工之陶兗、BNfc其他類似材料。此絕緣介質環 繞場發射裝置80。

在絕緣介質1〇8附近提供一抽氣口132。此處，並非將整 個裝置80封閉於真空中，而d通過抽氣口 132連續對裝置⑽ 抽氣。此抽氣過程會增加裝置8〇之使用壽命，此乃因來自 格拇91、間隔件100及102、導電層92及裝置8〇各元件之脫 軋物負可基本上被抽出裝置内部空腔81。因而，可基衣上 防止該等脫氣物質在裝置内部空賴内聚集，由此避免了 裝置二脸81内邛壓力升高=壓力增加可導致真空閃漆事 文換D之因爲更多氣體j子會受到電子流丨24之撞擊， 故可導致形成導電離子。 在一種裝置作業方法中

入射高能量電子可藉由施力口 正私壓V+122(相對於層88泛基材82而言）至格柵91之企屬 層90而産生。基材82維持於地電位。電壓v++i22之典组值 可’丨於1GG至1GGG V之間。貧等電麼值在—定程度上將絶引 出格拇91之具體幾何形狀而定。施加一較高電壓V++12 1於 =92端視奴産生之χ_射線之應用及類型（即，軟射秦氣與 门此里X-射線）而定，此電歷ν++ΐ2ι可介於別至數也伏 之間。 正包壓乂+122(%爲引出電壓）自場發射極層⑽拉出或引 91821.doc Ί9· 1287940

包括χ-射線成像、滅菌、安全檢查、水處理等。 可使用各種構造之上部支承結構94。舉例而言， 卜一大面積高能量電子 替代電子源闡釋於圖5 案中’可改良上部支承結構94以獲得一 源。舉例而言，該高能量電子源之一替4 中。 圖5闡釋了一頂板總成2〇〇。此頂板總成2〇〇包括具有複數 個孔201、202之支承板205。此支承板205與層2〇4相鄰。層 2〇4可由熟諳此項技術者熟知之可作爲良好電子發射介質 之鈹、金剛石或其他低原子量材料製造。在該層2〇4之下且 在孔2(H、202下之區域内沈積一金屬格栅層2〇9。該包括複 數個格柵部分206、208之格柵209之厚度可爲1〇〇至6〇〇埃。 此薄格柵209之一目的係能夠爲來自圖4中格柵9丨之電子 施加咼加速電壓v++。該等高能量電子可穿透格栅2〇9之金 屬格柵部分206與208,且亦可穿透層204,並隨後離開頂板 總成200支承板205之孔201、202。然後，該等發射出的高 能量電子射線220可用於某些應用，其包括食物滅菌、去除 廢水異味等。 以上闡述了本發明之例示性實施例。然而，彼等熟諳此 項技術者應瞭解，可對該等實施例實施改變及修改且不背 91821.doc -20- 1287940 離申明專利範圍所界定之本發明之真實範轉及精神。 【圖式簡單說明】 本文參知p付圖闡釋了本發明之—例示性實施例，其中： 圖1闡釋了處理一場發射極調配物之流程圖，該調配物包 含分散於一混合介質中之炭黑·， 圖2闡述了處理一場發射極調配物之流程圖，該調配物包 含分散於一混合介質中之炭黑及二氧化矽； 圖3闊述了根據圖丨及2所闡述之流程圖處理的場發射極 周酉己物之笔流對電場（Ι-E)曲線及一包含CNT之場發射極組 合物之對照Ι-E曲線； 圖4閣釋了 — χ_射線源，其包含根據本發明之一態樣處理 之％發射極組合物；及 圖5闡釋了 一高能量電子源用頂板構造之替代設置。 【圖式代表符號說明】 80 場發射極結構 81 空腔 82 基材 86 導電層之上表面 88 場發射極層 89 絕緣體部分 91 格拇結構 92 導電層 94 上部支承結構 96 基材之表面 91821.doc -21 - 1287940 100 絕緣體結構 102 絕緣體結構 108 絕緣介質 110 絕緣介質 120 格柵孔 124 引出電子 130 X-射線 132 抽氣口 200 頂板總成 201 202 204 層 205 支承板 206 金屬格柵部分 208 金屬格柵部分 209 金屬格柵層 220 高能量電子射線

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Claims (1)

1. 1287g4fi 1G8969號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(96年7月） 拾、申請專利範園： 1 · 一種場發射極組合物，其包含·· (0 —定量的二氧化矽； (..)疋里的厌黑’其中該炭黑係來自柴油排氣；及 (iii) 一定量的混合介質； 其中虡-疋置的二氧化矽及該一定量的炭黑係分散於該 混合介質中，其中該混合介質包含一種選自以下所組成之 群、、且之成为·光阻劑；可藉由熱處理轉化為金鋼石之聚合 物’及選自由環氧樹脂、聚胺基甲酸醋、聚丙稀酸酯、聚 酯及聚醯亞胺所組成之群之聚合物， 限制條件為該場發射極組合物不含石墨。 申喷專利範圍弟1項之組合物，其中該場發射極組合物 係界定爲一期望圖案。 3·如申請專利範圍第1項之組合物，其中該混合介質之黏度 小於約1500厘泊。 4·如申請專利範圍第1項之組合物，其中.該混合介質之黏度 小於約250厘泊。 5 ·如申請專利範圍第1項之組合物，其進一步包含一有機溶 劑’該有機溶劑爲該場發射極組合物提供期望之黏度。 6·如申請專利範圍第1項之組合物，其中該場發射極具有1 伏/微米至20伏/微米之引出場。 7·如申請專利範圍第1項之組合物，其中該混合介質包含一 流態氧化物。 8·如申請專利範圍第7項之組合物，其中該流態氧化物包含 91821-960727.doc 1287940 一旋塗玻璃。 9·如申請專利範圍第2項之組合物，其中該場發射極構成一 積體電路之一部分。 10·如申請專利範圍第i項之組合物，其中該場發射極組合物 係位於一基材表面上。 11.如申請專利範圍第10項之組合物，其中該基材表面係利用 化學機械研磨步驟平面化。 12·如申請專利範圍第1〇項之組合物，其中該基材表面爲一非 平面表面。 13. —種用於製備場發射極調配物之方法，其包括以下步驟： (i)提供第一數量之炭黑，其中該炭黑係來自柴油排氣； (11)提供第二數量之混合介質，其中該混合介質包含一種 選自以下所組成之群組之成分：光阻劑；可藉由熱處 理轉化為金鋼石之聚合物；及選自由環氧樹脂、聚胺 基甲酸酯、聚丙烯酸酯、聚酯及聚醯亞胺所組成之群 之聚合物； (!ii)提供第三數量之二氧化矽； (iv)混合該第—數量之炭黑、該第二數量之混合介質與驾 第三數量之二氧切，以獲得該場發射極調配物， 限制條件為該場發射極調配物不含石墨。 14·如申請專利範圍第13 乃法再進一步包括量測該場潑 射極調配物具有一期望垂直方向電阻之步驟。 15·如申請專利範圍第13 万凌其進一步包括固化該場發 射極調配物之步驟。 91821-960727.doc 1287940 16·如申明專利知圍第13項之方法，其進一步包括塗施該場發 射極調配物於一基材上之步驟。 17·如申請專利範圍第16項之方法，其中該基材包括一導電材 料。 18·如申請專利範圍第16項之方法，其中該基材具有—平面表 面。 19.如申請專利範圍第16項之方法，其中該基材具有一非平面 表面。 2〇.如申請專利範圍第16項之方法’其中該基材包括—挽性基 91821-960727.doc