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電子放出素子の製造方法

国内特許コード P110002912
整理番号 RP11P19
掲載日 2011年6月8日
出願番号 特願2001-304570
公開番号 特開2003-109493
登録番号 特許第3536120号
出願日 平成13年9月28日(2001.9.28)
公開日 平成15年4月11日(2003.4.11)
登録日 平成16年3月26日(2004.3.26)
発明者
  • 吉田 博昭
  • 酒井 忠司
  • 佐久間 尚志
  • 大串 秀世
  • 渡辺 幸志
出願人
  • 株式会社東芝
  • 国立研究開発法人産業技術総合研究所
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 電子放出素子の製造方法
発明の概要 【課題】 安定性や信頼性に優れた電子放出素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 ダイヤモンド12,13を含む基板を用意する工程と、基板上に開口14aを有するマスク板14を配置する工程と、マスク板を介して基板上に金属材料を堆積することにより、基板上の前記開口に対応した領域及びその周囲の領域に金属膜15を形成する工程と、金属膜をマスクとしてダイヤモンドをエッチングして、電子を放出する先鋭な複数のダイヤモンドエミッタ13aからなるエミッタ群を形成する工程とを備える。
従来技術、競合技術の概要


電子放出素子(電界放出素子)は、高速応答性、耐放射線性及び耐高温性、さらに高精細な自発光型ディスプレイの可能性などの観点から、近年活発に研究開発が行われている。
電子放出素子のエミッタ材料には電子親和力の小さい材料が使用されている。近年、ダイヤモンドの電子親和力が0に近いことが見出され(例えば、J.VanらJ. VacSci. Technol, B,10,4(1992))、ダイヤモンドをエミッタ材料として用いた電子放出素子の作製方法が数多く提案されている。
例えば、V.V.Zhironらは(J. Vac. Sci. Technol. B13(2), Mar/Apr 1995)、以下のような方法を提案している。まず、エミッタの母体となるSiを加工して、高さ100μm、直径数μm程度の柱状構造を形成する。続いて、この柱状構造体の先にSi-Au合金を厚さ数μm程度形成する。さらに、エッチングや酸化技術を用いて柱状構造体の先端を尖らせ(シャープニング)、シャープニングしたSiエミッタにダイヤモンドをコーティングする。しかしながら、この手法で形成したダイヤモンドコーティングエミッタは、ダイヤモンドが個々の柱状構造体上に均一に形成されないため、安定性や信頼性に問題がある。
また、単結晶ダイヤモンドを用いたエミッタの作製も提案されている。この方法では、単結晶ダイヤモンドの低指数面(001)、(111)、(011)で構成されるファセットを利用してエミッタの作製が行われる。しかしながら、この方法では、エミッタ先端の角度は高々45度程度である。エミッタ先端が先鋭化するほど電界集中が大きくなり低電界での電子放出が可能となるが、現状では平坦な単結晶面との大きな差は見られない。
一方、ダイヤモンド上にマスク膜を形成し、これをマスクとしてダイヤモンドをエッチングする方法も考えられる。しかしながら、このようなマスクは通常フォトリソグラフィの技術を用いて形成される。そのため、ダイヤモンドエミッタは電荷供給電極(ダイヤモンドエミッタに電荷を供給するための電極)との間で一定以上の距離を隔てて形成されることになり、ダイヤモンドエミッタと電荷供給電極との間に介在する抵抗成分によって大きな電圧ロスが生じる。また、ダイヤモンドエミッタの密度を高くすることも難しい。したがって、ダイヤモンドエミッタから安定して電子を放出させることが困難である。さらに、フォトリソグラフィ工程によって全体の工程も増加する。

産業上の利用分野


本発明は、真空マイクロ素子等に用いられる電子放出素子の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ダイヤモンドを含む基板を用意する工程と、
前記基板上に開口を有するマスク板を配置する工程と、
前記マスク板を介して前記基板上に金属材料を堆積することにより、前記基板上の前記開口に対応した領域に主金属膜を形成するとともにその周囲の領域に回り込んだ金属材料によって該周囲の領域に微小サイズの複数の金属膜を形成する工程と、
前記主金属膜及び前記微小サイズの複数の金属膜をマスクとして前記ダイヤモンドをエッチングして、前記周囲の領域に電子を放出する先鋭な複数のダイヤモンドエミッタからなるエミッタ群を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする電子放出素子の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2001304570thum.jpg
出願権利状態 登録
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