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ELECTRON EMISSION ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD

Patent code P110002912
File No. RP11P19
Posted date Jun 8, 2011
Application number P2001-304570
Publication number P2003-109493A
Patent number P3536120
Date of filing Sep 28, 2001
Date of publication of application Apr 11, 2003
Date of registration Mar 26, 2004
Inventor
  • (In Japanese)吉田 博昭
  • (In Japanese)酒井 忠司
  • (In Japanese)佐久間 尚志
  • (In Japanese)大串 秀世
  • (In Japanese)渡辺 幸志
Applicant
  • (In Japanese)株式会社東芝
  • (In Japanese)国立研究開発法人産業技術総合研究所
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title ELECTRON EMISSION ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron emission element having superior stability and reliability and to provide its manufacturing method.
SOLUTION: This manufacturing method is provided with a process for preparing a substrate including diamonds 12 and 13, a process for disposing a mask plate 14 having an opening 14a on the substrate, a process for forming a metal film 15 on a region corresponding to the opening on the substrate and its surrounding region by piling metal materials on the substrate through the mask plate, and a process for forming an emitter group composed on a plurality of acute diamond emitters 13a which emit electrons by etching the diamond using the metal film as a mask.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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。

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2001304570thum.jpg
State of application right Registered
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