JP2001035350A - Field emission type electron-emitting element and manufacture thereof - Google Patents
Field emission type electron-emitting element and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、自発光タイプの
高精細ディスプレイや陰極線管，ランプ，感光体に直接
描画する電子銃などとして用いることができる電界放出
型電子放出素子及びその作製方法、特にカーボンナノチ
ューブをエミッタとして用い、高精細画像の得られる電
界放出型電子放出素子の製造の容易化と高精細画像の形
成に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field emission type electron-emitting device which can be used as a self-luminous type high-definition display, a cathode ray tube, a lamp, an electron gun for directly drawing on a photosensitive member, and a method of manufacturing the same. The present invention relates to the simplification of the manufacture of a field emission type electron-emitting device capable of obtaining a high-definition image using a carbon nanotube as an emitter and the formation of a high-definition image.
【０００２】[0002]
【従来の技術】平面型デイスプレイとしては、液晶ディ
スプレイやプラズマディスプレイ，有機ＥＬディスプレ
イなどが研究開発されていが、十分満足のいくディスプ
レイはなく、近年、フィールドエミッションディスプレ
イ（ＦＥＤ）が高精細で、画像の歪みがなく消費電力の
低い次世代平面ディスプレイとして期待されている。こ
のＦＥＤには、高効率な電界放出型電子放出素子の開発
が望まれている。2. Description of the Related Art Liquid crystal displays, plasma displays, organic EL displays, and the like have been researched and developed as flat-type displays, but no satisfactory displays have been developed. In recent years, field emission displays (FEDs) have been developed to provide high-resolution images. It is expected as a next-generation flat display with low power consumption and no distortion. For this FED, development of a highly efficient field emission electron-emitting device is desired.
【０００３】電界放出型電子放出素子としてはスピント
（Spindt）型と呼ばれる円錐形状のエミッターを具備し
たものが一般的である。この電子放出素子は支持体表面
の電極層上に設けたＳｉＯ2などの絶縁層に直径１〜２
μｍのピンホールをあけ、ＭｏやＮｉなどの金属材料の
蒸着材料を支持体を回転させながら垂直方向から真空蒸
着する回転蒸着法によってエミッタを形成する。しかし
ながらＭｏやＮｉなどの金属材料エミッター用蒸着材料
は水素などのガスが吸着すると仕事関数が変化して、経
時的に放出電流が変動するという欠点を有する。[0003] As a field emission type electron-emitting device, a device having a conical emitter called a Spindt type is generally used. This electron-emitting device has an insulating layer such as SiO 2 provided on an electrode layer on the surface of a support and has a diameter of 1 to 2 mm.
A pinhole of μm is made, and an emitter is formed by a rotary evaporation method in which a deposition material of a metal material such as Mo or Ni is vacuum-deposited from a vertical direction while rotating a support. However, a vapor deposition material for a metal emitter such as Mo or Ni has a drawback that when a gas such as hydrogen is adsorbed, the work function changes and the emission current fluctuates with time.
【０００４】このような欠点を解消するため、例えば特
開平９−２２１３０９号公報や特開平１０−１２１２４
号公報，特開平１０−１４９７６０号公報，特開平１０
−１９９３９８号公報等に示すように、エミッタ材料と
してカーボンナノチューブなどの炭素系材料が提案され
注目されている。炭素系材料は吸着原子による仕事関数
の変化が少なく、安定な放出電流が得られるという利点
や、仕事関数が低い為に電子放出効率が高いという特徴
を有している。特にグラファイト棒を通電加熱するなど
して昇華させ炭素をカソード基板上に析出させたカーボ
ンナノチューブは高アスペクト比という、形状的特徴か
らも電子放出源に適している。[0004] In order to solve such disadvantages, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-221309 and 10-12124
JP, JP-A-10-149760, JP-A-10-149760
As shown in JP-A-199398 and the like, a carbon-based material such as a carbon nanotube has been proposed and attracted attention as an emitter material. The carbon-based material has an advantage that a change in work function due to adatoms is small and a stable emission current can be obtained, and a feature that electron emission efficiency is high because the work function is low. In particular, carbon nanotubes in which carbon is deposited on a cathode substrate by sublimation by heating and heating a graphite rod or the like are suitable for an electron emission source because of their high aspect ratio and shape.
【０００５】このカーボンナノチューブを有する電子放
出素子は、グラファイト棒を通電加熱するなどして昇華
させ炭素をカソード基板上に析出させて、カーボンナノ
チューブの層を形成した後リソグラフィー技術により所
望のパターンを得ている。しかしながら、このような方
法ではカーボンナノチューブの方向がばらばらで電子放
出の効率が上がらないと言う問題があるため、特開平１
０−１２１２４公報に示すように、ガラス基板上に設け
たアルミニウム膜を陽極酸化処理した陽極酸化膜の細孔
中に金属触媒を析出し、この触媒作用を利用してカーボ
ンナノチューブを規則正しく成長させ、カーボンナノチ
ューブ先端を曲率半径の小さな半球状に閉管して化学的
安定性を高め電流強度を安定するようにしている。その
後、細孔外にグリッド層を設けている。[0005] In the electron-emitting device having the carbon nanotubes, a graphite rod is sublimated by, for example, energizing and heating to deposit carbon on a cathode substrate, and a carbon nanotube layer is formed. ing. However, such a method has a problem that the direction of the carbon nanotubes varies and the efficiency of electron emission does not increase.
As described in Japanese Patent Application Publication No. 0-12124, a metal catalyst is deposited in pores of an anodized film obtained by anodizing an aluminum film provided on a glass substrate, and carbon nanotubes are regularly grown by utilizing this catalytic action. The tip of the carbon nanotube is closed in a hemispherical shape with a small radius of curvature to enhance chemical stability and stabilize current intensity. Thereafter, a grid layer is provided outside the pores.
【０００６】また、特開平１０−１４９７６０号公報に
示すように、支持基板上にカーボンナノチューブ層を形
成し、形成したカーボンナノチューブ層をリソグラフィ
ー法でパターニングして細線状に加工して複数のカーボ
ンナノチューブからなるエミッタを支持基板上に形成し
ている。Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-149760, a carbon nanotube layer is formed on a supporting substrate, and the formed carbon nanotube layer is patterned by lithography to form a plurality of carbon nanotubes. Is formed on a supporting substrate.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−１２１２４号公報に示された電子放出素子は、カ
ーボンナノチューブ先端のキャップを付けているため電
子放出効率が低かった。また、カーボンナノチューブを
成長させた後に細孔外にグリッド層を設けているため、
カーボンナノチューブとグリッドの位置関係を最適化す
る事が困難であり、このため発生した電子がグリッドに
流れやすくてアノードまで届きにくく、電子放出効率は
必ずしも十分でなかった。したがって形成する画像の明
るさが不十分であった。さらに、電極層としてＡｌ、Ａ
ｇなど高導電性機能のみを有する材料を使用し、カーボ
ンナノチューブを成長させる金属触媒は絶縁層の細孔を
加工後、細孔内に別途に析出させているため、加工工程
が多くなり生産性が低かった。However, the electron-emitting device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-12124 has a low electron-emitting efficiency because of the cap at the tip of the carbon nanotube. Also, since the grid layer is provided outside the pores after growing the carbon nanotubes,
It was difficult to optimize the positional relationship between the carbon nanotubes and the grid, so that the generated electrons easily flowed to the grid and hardly reached the anode, and the electron emission efficiency was not always sufficient. Therefore, the brightness of the image to be formed was insufficient. Further, Al, A as an electrode layer
The metal catalyst that grows carbon nanotubes using a material that has only a highly conductive function, such as g, processes the pores in the insulating layer and then precipitates them separately in the pores. Was low.
【０００８】また、特開平１０−１４９７６０に示され
た電子放出素子のようにリソグラフィー法で細線状に加
工したカーボンナノチューブは、その幅をあまり細くす
ると電気抵抗が上昇して加熱断線してしまう。これを防
ぐためにカーボンナノチューブの幅を広くすると画素密
度が低下して高精細な電界放出型電子放出素子を作製す
ることはできなかった。また、カーボンナノチューブは
カーボンナノチューブ層をリソグラフィー法でパターニ
ングして形成するシングルウオール（単層構造）が用い
られたため電子放出効率が低かった。[0008] Further, when the width of a carbon nanotube processed into a thin line by lithography, such as the electron-emitting device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-149760, is too small, the electrical resistance increases and the heating breaks. If the width of the carbon nanotube is increased to prevent this, the pixel density is reduced, and a high-definition field-emission electron-emitting device cannot be manufactured. In addition, since the carbon nanotube used was a single wall (single-layer structure) formed by patterning the carbon nanotube layer by lithography, the electron emission efficiency was low.
【０００９】この発明はかかる短所を改善し、簡単に製
作できるとともに電子放出効率が高く、画素密度の高い
電界放出型電子放出素子及びその作製方法を提供するこ
とを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a field emission type electron-emitting device which can improve the above disadvantages, can be easily manufactured, has a high electron emission efficiency, and has a high pixel density, and a method of manufacturing the same.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明の電界放出型電
子放出素子は、支持体表面の電極層上に設けた絶縁層に
開けられた幅１μｍ以下の限定域に電子を放出するエミ
ッタとしてのカーボンナノチューブを成長させ、カーボ
ンナノチューブの上部にアノード電極を有する電界放出
型電子放出素子において、上記電極層にはカーボンナノ
チューブ用触媒として機能する材料を用いたことを特徴
とする。According to the present invention, there is provided a field emission type electron-emitting device as an emitter which emits electrons to a limited area of 1 μm or less in an insulating layer provided on an electrode layer on the surface of a support. In a field emission type electron-emitting device having a carbon nanotube grown thereon and having an anode electrode on the carbon nanotube, a material functioning as a catalyst for the carbon nanotube is used for the electrode layer.
【００１１】上記電極層はカーボンナノチューブ用触媒
材料の１００ｎｍ以下の超薄膜と、触媒材料の超薄膜の
下に設けられ、触媒材料より電気伝導性が高い材料との
積層構造とを有することが望ましい。The electrode layer desirably has a laminated structure of an ultrathin film of a catalyst material for carbon nanotubes of 100 nm or less and a material provided below the ultrathin film of the catalyst material and having higher electric conductivity than the catalyst material. .
【００１２】また、上記電極層はカーボンナノチューブ
用触媒材料の超微粒子層と、触媒材料の超微粒子層の下
に設けられ、触媒材料より電気伝導性が高い材料の積層
構造であることが望ましい。Further, it is preferable that the electrode layer is provided under the ultrafine particle layer of the catalyst material for carbon nanotubes and the ultrafine particle layer of the catalyst material, and has a laminated structure of a material having higher electric conductivity than the catalyst material.
【００１３】さらに、カーボンナノチューブ周囲に電子
引き出しのためのグリッドを設けると良い。このグリッ
ドをカーボンナノチューブからなるエミッタと等間隔で
平行に配置すると良い。Further, it is preferable to provide a grid around the carbon nanotube for extracting electrons. This grid is preferably arranged in parallel with the emitter made of carbon nanotubes at equal intervals.
【００１４】また、カーボンナノチューブからなるエミ
ッタが１方向のみに連続して形成され、隣接素子に共通
した電子放出源とすることが望ましい。Further, it is desirable that an emitter made of carbon nanotubes is formed continuously only in one direction, so that the electron emission source is common to adjacent elements.
【００１５】また、カーボンナノチューブはキャップの
ない形状のオープン型であることが望ましい。It is desirable that the carbon nanotube be an open type having no cap.
【００１６】さらに、カーボンナノチューブをマルチウ
オール（多層構造）にすることが望ましい。Furthermore, it is desirable that the carbon nanotubes have a multi-wall structure (multi-layer structure).
【００１７】この発明の電界放出型電子放出素子の作製
方法は、支持体の上に導電性機能とカーボンナノチュー
ブ用の触媒材料としての機能を有する電極層を形成し、
形成した電極層の上に絶縁層を形成し、絶縁層に１方向
にのみ連続した細孔を形成し、電極層を幅１０ｎｍ〜１
μｍだけ露出させ、露出した電極層にエミッタとしての
カーボンナノチューブを成長させることを特徴とする。According to the method of manufacturing a field emission type electron-emitting device of the present invention, an electrode layer having a conductive function and a function as a catalyst material for carbon nanotubes is formed on a support,
An insulating layer is formed on the formed electrode layer, continuous pores are formed in the insulating layer only in one direction, and the width of the electrode layer is 10 nm to 1 nm.
It is characterized in that carbon nanotubes as emitters are grown on the exposed electrode layers by exposing only μm.
【００１８】この発明の電界放出型電子放出素子の他の
作製方法は、支持体の上に導電性機能とカーボンナノチ
ューブ用の触媒材料としての機能を有する電極層を形成
し、形成した電極層の上に絶縁層を形成し、絶縁層の上
にグリッド層を形成し、グリッド層と絶縁層に１方向に
のみ連続した細孔を形成し、電極層を幅１０ｎｍ〜１μ
ｍだけ露出させ、露出した電極層にエミッタとしてのカ
ーボンナノチューブを成長させることを特徴とする。According to another method of manufacturing the field emission type electron-emitting device of the present invention, an electrode layer having a conductive function and a function as a catalyst material for carbon nanotubes is formed on a support. An insulating layer is formed on the insulating layer, a grid layer is formed on the insulating layer, pores continuous in only one direction are formed in the grid layer and the insulating layer, and the electrode layer has a width of 10 nm to 1 μm.
m, and carbon nanotubes as an emitter are grown on the exposed electrode layer.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】この発明の電界放出型電子放出素
子は、支持体と、支持体の上に設けられた電極層と、電
極層の上に設けられた絶縁層と、絶縁層の細孔内の電極
層の上に設けられ、電子を放出するためのエミッタとし
てのカーボンナノチューブ及びカーボンナノチューブの
上部に配置されたアノード電極とを有する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A field emission type electron-emitting device according to the present invention comprises a support, an electrode layer provided on the support, an insulating layer provided on the electrode layer, and a thin insulating layer. A carbon nanotube is provided on the electrode layer in the hole and serves as an emitter for emitting electrons, and an anode electrode is provided on the carbon nanotube.
【００２０】この電界放出型電子放出素子を作製すると
きは、例えばガラス基板からなる支持体の上に導電性機
能とカーボンナノチューブ用の触媒材料としての機能を
有する例えばＦｅ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｌａ，Ｃ
ｅ，Ｗ等からなる電極層を形成する。この電極層の上に
金属や半金属の酸化物や窒化物，カルコゲン化物，フッ
化物，炭化物及びこれらの混合物からなる絶縁層を形成
し、例えばイオンビーム法などを用い絶縁層に１方向に
のみ連続した細孔を形成し、電極層を幅１０ｎｍ〜１μ
ｍだけ露出させる。この露出した電極層にエミッタとし
てのカーボンナノチューブを成長させる。When the field emission type electron-emitting device is manufactured, for example, Fe, Co, Rh, Pd, or the like having a conductive function and a function as a catalyst material for carbon nanotubes on a support made of, for example, a glass substrate. Pt, La, C
An electrode layer made of e, W, or the like is formed. An insulating layer made of a metal or metalloid oxide, nitride, chalcogenide, fluoride, carbide or a mixture thereof is formed on the electrode layer, and the insulating layer is formed in only one direction by using, for example, an ion beam method. A continuous pore is formed, and the electrode layer has a width of 10 nm to 1 μm.
m. A carbon nanotube as an emitter is grown on the exposed electrode layer.
【００２１】[0021]
【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成を示す断面
図である。図に示すように、電界放出型電子放出素子１
は、支持体２と支持体２の上に設けられた電極層３と電
極層３の上に設けられた絶縁層４と絶縁層４の細孔５内
の電極層３の上に設けられ、電子を放出するためのエミ
ッタとしてのカーボンナノチューブ６及びカーボンナノ
チューブ６の上部に配置されたアノード電極７とを有す
る。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the field emission type electron-emitting device 1
Are provided on the support 2, the electrode layer 3 provided on the support 2, the insulating layer 4 provided on the electrode layer 3, and the electrode layer 3 in the pores 5 of the insulating layer 4, It has a carbon nanotube 6 as an emitter for emitting electrons and an anode electrode 7 disposed on the carbon nanotube 6.
【００２２】この電界放出型電子放出素子１を作製する
ときは、図２（ａ）に示すように、支持体２の上に電極
層３を設ける。この支持体２は絶縁体材料からなり、例
えば石英ガラスやサフアイア，結晶化透明ガラス，パイ
レックスガラス、Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＢｅＯ，Ｚｒ
Ｏ2，Ｙ2Ｏ3，ＴｈＯ2・ＣａＯ，ＧＧＧ（ガドリニウ
ム、ガリウム、ガーネット）などの無機材料や、ＭＭ
Ａ，ＰＭＭＡ，ＡＢＳ樹脂，ポリカーボネート，ポリプ
ロピレン，アクリル系樹脂，スチレン系樹脂，ポリアリ
レート，ポリサルフォン，ポリエーテルサルフォン，エ
ポキシ樹脂，ポリ−４−メチルペンテン−１，フッ素化
ポリイミド，フッ素樹脂，フェノキシ樹脂，ポリオレフ
ィン系樹脂，ナイロン樹脂などが用いられる。また、ポ
リイミドフィルムのように透明性は劣るが耐熱性が高い
ようなプラスチックフィルムも利用できる。この支持体
２の厚さは１００μｍ〜２ｍｍが取り扱い上好ましい。When the field emission type electron-emitting device 1 is manufactured, an electrode layer 3 is provided on a support 2 as shown in FIG. The support 2 is made of an insulating material, for example, quartz glass, sapphire, crystallized transparent glass, pyrex glass, Al 2 O 3 , MgO, BeO, Zr.
Inorganic materials such as O 2 , Y 2 O 3 , ThO 2 .CaO, GGG (gadolinium, gallium, garnet);
A, PMMA, ABS resin, polycarbonate, polypropylene, acrylic resin, styrene resin, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, epoxy resin, poly-4-methylpentene-1, fluorinated polyimide, fluororesin, phenoxy resin , Polyolefin resin, nylon resin, and the like. Further, a plastic film having low transparency but high heat resistance such as a polyimide film can also be used. The thickness of the support 2 is preferably 100 μm to 2 mm in terms of handling.
【００２３】電極層３は導電性機能とカーボンナノチュ
ーブ６用の触媒材料としての機能を有するものであり、
Ｆｅ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｗなどか
ら形成され、厚さは０．１〜１００μｍが好ましい。す
なわち、電極層３が０．１μｍより薄いと電極としての
性能低下が生じ、１００μｍより厚いと素子全体のが厚
くなってしまうからである。この電極層３は電極として
機能するため高導電性が望まれる。したがって、図３の
断面図に示すように、触媒機能層３１の下に導電性の高
い例えばＡｕ，Ａｇ，Ａｌ等の高導電性材料からなる金
属層３２を設けて、０℃の体積抵抗率として３Ω・ｍ以
下にすることにより、電極層３の機能をより向上するこ
とができる。このように電極層３を触媒機能層３１と金
属層３２で形成する場合は、支持体２上に厚さ１〜１０
０μｍの金属層３２を設けた後、触媒機能層３１を積層
する。この場合、触媒機能層３１は厚い必要はなく、１
０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さを有すれば十分である。ま
た、電極層３の触媒機能層３１を平均粒子径１０ｎｍ以
下の超微粒子を用い各種のＰＶＤ、ＣＶＤ法を用いて形
成すると、表面積が増大して触媒機能が増大することが
できる。The electrode layer 3 has a conductive function and a function as a catalyst material for the carbon nanotube 6.
It is formed of Fe, Co, Rh, Pd, Pt, La, Ce, W, or the like, and preferably has a thickness of 0.1 to 100 μm. That is, if the electrode layer 3 is thinner than 0.1 μm, the performance as an electrode is reduced, and if the electrode layer 3 is thicker than 100 μm, the entire element becomes thick. Since this electrode layer 3 functions as an electrode, high conductivity is desired. Therefore, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3, a metal layer 32 made of a highly conductive material such as Au, Ag, or Al is provided under the catalytic function layer 31 to provide a volume resistivity of 0 ° C. By setting the resistance to 3 Ω · m or less, the function of the electrode layer 3 can be further improved. When the electrode layer 3 is formed of the catalyst functional layer 31 and the metal layer 32 as described above, the thickness of
After providing the 0 μm metal layer 32, the catalyst functional layer 31 is laminated. In this case, the catalyst function layer 31 does not need to be thick,
It is sufficient to have a thickness between 0 nm and 1000 nm. Further, when the catalyst function layer 31 of the electrode layer 3 is formed by using various kinds of PVD and CVD using ultrafine particles having an average particle diameter of 10 nm or less, the surface area is increased and the catalyst function can be increased.
【００２４】上記のように形成した電極層３の上に、図
２（ｂ）に示すように絶縁層４を形成する。この絶縁層
４に用いられる材料は熱的に安定な物質が適し、例えば
金属や半金属の酸化物や窒化物，カルコゲン化物，フッ
化物，炭化物及びこれらの混合物からなる。具体的には
ＳｉＯ2やＳｉＯ，Ａｌ2Ｏ3，ＧｅＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，Ｔａ
2Ｏ5，ＴｅＯ2，ＴｉＯ2，ＭｏＯ3，ＷＯ3，ＺｒＯ2，
Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮ，ＢＮ，ＴｉＮ，ＺｎＳ，ＣｄＳ，Ｃ
ｄＳｅ，ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＡｇＦ，ＰｂＦ 2，Ｍｎ
Ｆ2，ＮｉＦ2，ＳｉＣなどの単体あるいはこれらの混合
物を使用する。この絶縁層４の厚さは０．２〜１０μ
ｍ、好ましくは１〜２μｍの範囲にすると良い。また、
絶縁層４は各種のＰＶＤ法やＣＶＤ法を用いて作製され
複数の層構成としても良い。On the electrode layer 3 formed as described above,
An insulating layer 4 is formed as shown in FIG. This insulation layer
The material used for 4 is preferably a thermally stable substance, for example,
Oxides and nitrides of metals and metalloids, chalcogenides, fluorine
And carbides and mixtures thereof. In particular
SiOTwoAnd SiO, AlTwoOThree, GeOTwo, InTwoOThree, Ta
TwoOFive, TeOTwo, TiOTwo, MoOThree, WOThree, ZrOTwo,
SiThreeNFour, AlN, BN, TiN, ZnS, CdS, C
dSe, ZnSe, ZnTe, AgF, PbF Two, Mn
FTwo, NiFTwo, SiC, etc. alone or a mixture thereof
Use things. The thickness of the insulating layer 4 is 0.2 to 10 μm.
m, preferably in the range of 1 to 2 μm. Also,
The insulating layer 4 is manufactured using various PVD and CVD methods.
A multi-layer structure may be used.
【００２５】この絶縁層４に、図２（ｃ）に示すよう
に、例えばイオンビーム法などを用いて１方向にのみ連
続した細孔５を形成し、電極層３を幅１０ｎｍ〜１μｍ
だけ露出させる。その後、図２（ｄ）に示すように、露
出した電極層３に例えばＣＶＤ法によりカーボンナノチ
ューブ６を成長させて形成する。このカーボンナノチュ
ーブ６を成長させるとき、電極層３の露出した幅を１０
ｎｍより細くすると、カーボンナノチューブ６の電気抵
抗が上昇して加熱により断線してしまう。また、電極層
３の露出した幅を１μｍより広くすると画素密度が低下
して、高精細な電界放出型電子放出素子とすることがで
きない。そこで細孔５により電極層３を幅１０ｎｍ〜１
μｍだけ露出させる。As shown in FIG. 2C, pores 5 continuous in only one direction are formed in the insulating layer 4 by using, for example, an ion beam method, and the electrode layer 3 is formed to have a width of 10 nm to 1 μm.
Just expose. Thereafter, as shown in FIG. 2D, carbon nanotubes 6 are formed on the exposed electrode layer 3 by, for example, a CVD method. When growing this carbon nanotube 6, the exposed width of the electrode layer 3 is set to 10
If the thickness is smaller than nm, the electrical resistance of the carbon nanotube 6 increases, and the wire is broken by heating. On the other hand, if the exposed width of the electrode layer 3 is larger than 1 μm, the pixel density decreases, and a high-definition field emission type electron-emitting device cannot be obtained. Therefore, the electrode layer 3 is formed to have a width of 10 nm to 1
Expose only μm.
【００２６】このようにしてカーボンナノチューブ６を
成長させるときに、細孔５の底に露出した電極層３の表
面を平均粒子径１０ｎｍ以下の超微粒子層で形成する
と、表面積が増大して触媒機能が増大することができ、
カーボンナノチューブ６を短時間で効率良く成長させる
ことができる。また、カーボンナノチューブ６を成長さ
せるとき、不活性ガスや窒素，水素などを供給すること
により高純度のカーボンナノチューブ６を形成すること
ができる。When the surface of the electrode layer 3 exposed at the bottom of the pores 5 is formed of an ultrafine particle layer having an average particle diameter of 10 nm or less when the carbon nanotubes 6 are grown in this manner, the surface area is increased and the catalytic function is increased. Can be increased,
The carbon nanotubes 6 can be efficiently grown in a short time. Further, when growing the carbon nanotubes 6, high purity carbon nanotubes 6 can be formed by supplying an inert gas, nitrogen, hydrogen or the like.
【００２７】このように電極層３上に設けた絶縁層４に
イオンビーム法などを用いて連続した細孔５を形成し
て、電極層３を幅１０ｎｍ〜１μｍの微細で最適な面積
だけ露出させ、この露出したカーボンナノチューブ６用
の触媒材料としての機能する電極層３の上に直接カーボ
ンナノチューブ６を成長させるから、カーボンナノチュ
ーブ６をほぼ細孔５の中心に配置して設けることがで
き、カーボンナノチューブ６を一定方向に配列すること
ができる。また、細孔５を形成するとき、エッチングに
よって電極層３の露出した部分の汚れを除去してクリー
ニングするから、電極層３の露出した部分の表面が活性
化され、良質なカーボンナノチューブ６をより短時間で
成長させることができる。As described above, continuous pores 5 are formed in the insulating layer 4 provided on the electrode layer 3 by using an ion beam method or the like, and the electrode layer 3 is exposed to a fine and optimal area having a width of 10 nm to 1 μm. Then, the carbon nanotubes 6 are grown directly on the exposed electrode layer 3 functioning as a catalyst material for the carbon nanotubes 6, so that the carbon nanotubes 6 can be disposed almost at the center of the pores 5, and provided. The carbon nanotubes 6 can be arranged in a certain direction. Further, when the pores 5 are formed, dirt on the exposed portion of the electrode layer 3 is removed by etching and cleaning is performed. Therefore, the surface of the exposed portion of the electrode layer 3 is activated, and the high-quality carbon nanotubes 6 can be further removed. It can be grown in a short time.
【００２８】このようにして形成したカーボンナノチュ
ーブ６の上部にアノード電極７を配置して電界放出型電
子放出素子１を形成する。この連続した細孔５に形成さ
れたカーボンナノチューブ６はエミッタとして機能して
共通した電子放出源となる。The field emission type electron-emitting device 1 is formed by disposing the anode electrode 7 on the carbon nanotube 6 thus formed. The carbon nanotubes 6 formed in the continuous pores 5 function as an emitter and serve as a common electron emission source.
【００２９】また、カーボンナノチューブ６を成長させ
るときに、触媒として機能する電極層３と成長条件を選
択してマルチウォール（多層構造）のカーボンナノチュ
ーブ６を形成することにより電子放出効率を向上するこ
とができる。さらに、形成したカーボンナノチューブ６
の先端を電子線やイオン線を用いてカットすることによ
って電子放出効率を向上させることができる。Further, when the carbon nanotubes 6 are grown, the electron emission efficiency is improved by selecting the electrode layer 3 functioning as a catalyst and the growth conditions to form the multi-walled (multi-layered) carbon nanotubes 6. Can be. Furthermore, the formed carbon nanotube 6
The electron emission efficiency can be improved by cutting the tip of the substrate using an electron beam or an ion beam.
【００３０】次ぎに、図４に示すように、絶縁層４の上
にグリッド層８を有する電界放出型電子放出素子１につ
いて説明する。この電界放出型電子放出素子１ａを作製
するときは、絶縁層４上にグリッド層８を形成する。こ
のクリッド層８はＡｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｒｈ，Ｐ
ｄ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗなどの高導電性材料を用いる。この
グリッド層８を形成した後、グリッド層８上から例えば
反応型イオンエッチング等の方法により連続した細孔５
を形成し、電極層３を幅１０ｎｍ〜１μｍの微細で最適
な面積だけ露出させる。この電極層３の露出した領域に
カーボンナノチューブ６を形成する。このカーボンナノ
チューブ６を形成するための細孔５を形成するときは、
図４に示すように、グリッド層８が細孔５の中心方向へ
少し飛び出すように細孔５を形成して、グリッド層８の
端部をグリッド９としてカーボンナノチューブ６の回り
に近接して円形状又は長方形状に配置する。Next, a field emission type electron-emitting device 1 having a grid layer 8 on an insulating layer 4 as shown in FIG. 4 will be described. When fabricating the field emission electron-emitting device 1a, a grid layer 8 is formed on the insulating layer 4. The lid layer 8 is made of Au, Ag, Al, Cu, Rh, P
A highly conductive material such as d, Cr, Mo, and W is used. After the grid layer 8 is formed, continuous pores 5 are formed on the grid layer 8 by a method such as reactive ion etching.
Is formed, and the electrode layer 3 is exposed to a fine and optimal area having a width of 10 nm to 1 μm. Carbon nanotubes 6 are formed in the exposed areas of the electrode layer 3. When forming the pores 5 for forming the carbon nanotubes 6,
As shown in FIG. 4, the pores 5 are formed so that the grid layer 8 slightly protrudes toward the center of the pores 5. Arrange in shape or rectangle.
【００３１】このエミッタとしてのカーボンナノチュー
ブ６を連続して形成し、グリッド９をカーボンナノチュ
ーブ６と平行に配置することにより、多量の電子放出を
することができる高輝度電子放出素子１を形成すること
ができる。By continuously forming the carbon nanotubes 6 as the emitter and arranging the grid 9 in parallel with the carbon nanotubes 6, the high-brightness electron-emitting device 1 capable of emitting a large amount of electrons is formed. Can be.
【００３２】また、エミッタとしてのカーボンナノチュ
ーブ６を連続的に形成する場合、直線状や曲線状などに
形成しても良い。このように連続的なカーボンナノチュ
ーブ６は絶縁層４の細孔５を形成するときのリソグラフ
ィー工程に於いて、マスク形状の設計によって容易に形
成することができる。また、エミッタとしてのカーボン
ナノチューブ６を有する個々の素子を駆動するには、カ
ーボンナノチューブ６と直交して配置されたアノード電
極７及びグリッド９との組み合わせで、各素子の座標を
指定してスイッチングすれば良い。When the carbon nanotubes 6 as the emitter are formed continuously, they may be formed in a straight line or a curved line. Such continuous carbon nanotubes 6 can be easily formed by designing the mask shape in the lithography step when forming the pores 5 of the insulating layer 4. In order to drive each element having the carbon nanotube 6 as an emitter, switching is performed by designating the coordinates of each element in combination with the anode electrode 7 and the grid 9 arranged orthogonal to the carbon nanotube 6. Good.
【００３３】〔具体例１〕 厚さが０．５ｍｍのガラス
支持体２上にスパッタ法により電極層３として厚さが５
００ｎｍのモリブデン層を形成した。このモリブデン層
上に絶縁層４としてスパッタ法により厚さが１．２μｍ
のＳｉＯ2層を形成し、ＳｉＯ2層を反応性イオンエッチ
ング法を用いてエッチングして連続した細孔５を形成
し、モリブデン層の１部を露出させた。この細孔５を形
成するときに、エッチング時間を調整して、露出したモ
リブデン層の幅が７０ｎｍと３９０ｎｍ及び８２０ｎｍ
の３種類になるようにした。この露出したモリブデン層
の上に、メタンを主とし水素を添加したガスを用いたプ
ラズマＣＶＤ法でマルチウォールタイプのカーボンナノ
チューブ６を高さが細孔５の上面より上になるように成
長させた。このときカーボンナノチューブ６はガラス支
持体２とほぼ垂直に並んで成長した。この細孔５の上面
より上のカーボンナノチューブ６の先端部を電子線によ
って切り落として高さを揃えて３種類の電界放出型電子
放出源を作製した。そしてＲＧＢ３色の蛍光体層をガラ
ス支持体上に設け、ＩＴＯ層上に塗布したタイプのアノ
ード電極を厚さ２００μｍのスペーサを挟んで接着し
た。その後、あらかじめ設けてあった真空引用穴から、
約１０Ｐａ〜６Ｐａになるまで真空引きをした。以上の
ようにして作製した３種類の電界放出型電子放出素子１
を単純マトリックス法で駆動した結果、いずれも高精細
な画像を得ることができた。また、耐久性も１０００時
間以上使用でき問題なかった。[Specific Example 1] The electrode layer 3 having a thickness of 5 mm was formed on a glass support 2 having a thickness of 0.5 mm by sputtering.
A 00 nm molybdenum layer was formed. On the molybdenum layer, an insulating layer 4 having a thickness of 1.2 μm was formed by sputtering.
The SiO 2 layer was formed, a SiO 2 layer using reactive ion etching to form pores 5 consecutive etched to expose a portion of the molybdenum layer. When the pores 5 are formed, the width of the exposed molybdenum layer is adjusted to 70 nm, 390 nm and 820 nm by adjusting the etching time.
Of three types. On this exposed molybdenum layer, a multi-wall type carbon nanotube 6 was grown by plasma CVD using a gas mainly containing methane and added with hydrogen so that the height was higher than the upper surface of the pore 5. . At this time, the carbon nanotubes 6 grew substantially side by side with the glass support 2. The tip of the carbon nanotube 6 above the upper surface of the pore 5 was cut off with an electron beam to make the heights uniform to produce three types of field emission type electron emission sources. Then, phosphor layers of three colors of RGB were provided on a glass support, and an anode electrode of a type applied on the ITO layer was bonded with a 200 μm thick spacer interposed therebetween. Then, from the vacuum quotation hole provided in advance,
The chamber was evacuated to about 10 Pa to 6 Pa. Three types of field emission type electron-emitting devices 1 manufactured as described above
Were driven by the simple matrix method, and as a result, high-definition images could be obtained in each case. In addition, the durability was able to be used for 1000 hours or more and there was no problem.
【００３４】〔具体例２〕 具体例１と同様に支持体２
上の電極層３に絶縁層４としてＳｉＯ2層を設けた。こ
の絶縁層４としてスパッタ法を用いて厚さ０．５μｍの
モリブデン層を設けた。このモリブデン層にフォトリソ
グラフィー法と反応性イオンエッチング法を用いてピッ
チ１０μｍで直型１．４μｍの円形の穴を全面に開け、
絶縁層４に細孔５を形成して電極層３にカーボンナノチ
ューブ６を生成させた。そして具体例１と同様に形成し
た電界放出型電子放出素子１を単純マトリックス法で駆
動したところ、具体例１より各画素の電子放出効率が高
く、より高精細な画像を得ることができた。[Specific Example 2] In the same manner as in Specific Example 1, the support 2
An SiO 2 layer was provided as an insulating layer 4 on the upper electrode layer 3. As the insulating layer 4, a molybdenum layer having a thickness of 0.5 μm was provided by using a sputtering method. Using a photolithography method and a reactive ion etching method, a direct 1.4 μm circular hole with a pitch of 10 μm was formed in the entire molybdenum layer,
The pores 5 were formed in the insulating layer 4 and carbon nanotubes 6 were generated in the electrode layer 3. When the field emission electron-emitting device 1 formed in the same manner as in Example 1 was driven by the simple matrix method, the electron emission efficiency of each pixel was higher than in Example 1, and a higher definition image could be obtained.
【００３５】〔具体例３〕 具体例１において、絶縁層
４の細孔５の代わりに長さ１００μｍの直線状の窓をあ
け、絶縁層４をエッチングして溝形状を設けて、溝の中
心線上には幅１０ｎｍの電極層３のモリブデン層が露出
するようにした。ここにカーボンナノチューブ６を成長
させて、電界放出型電子放出素子１を作製し、単純マト
リックス法で駆動したところ、各画素の電子放出量が具
体例１より多く、より高精細な画像を得ることができ
た。[Specific Example 3] In the specific example 1, a linear window having a length of 100 μm was formed instead of the pores 5 of the insulating layer 4, and the insulating layer 4 was etched to form a groove. The molybdenum layer of the electrode layer 3 having a width of 10 nm was exposed on the line. The field emission type electron-emitting device 1 is manufactured by growing the carbon nanotubes 6 thereon and driven by the simple matrix method. As a result, the electron emission amount of each pixel is larger than that of the specific example 1, and a higher definition image is obtained. Was completed.
【００３６】〔具体例４〕 具体例２のグリッド層８に
フォトリソグラフィー法と反応性イオンエッチング法を
用いてピッチ１００ｎｍで直径１．４ｎｍの円形の穴を
全面に開け、絶縁層４に細孔５を形成して電極層３にカ
ーボンナノチューブ６を生成させて電界放出型電子放出
素子１を形成した。この電界放出型電子放出素子１を単
純マトリックス法で駆動したところ、各画素の電子放出
効率が具体例１より向上して、より高精細な画像を得る
ことができた。[Specific Example 4] A circular hole having a pitch of 100 nm and a diameter of 1.4 nm was entirely formed in the grid layer 8 of the specific example 2 by photolithography and reactive ion etching. 5 was formed to form carbon nanotubes 6 on the electrode layer 3 to form the field emission electron-emitting device 1. When the field emission electron-emitting device 1 was driven by the simple matrix method, the electron emission efficiency of each pixel was improved as compared with the specific example 1, and a higher definition image could be obtained.
【００３７】〔具体例５〕 電極層３として厚さ８０ｎ
ｍのモリブデン膜からなる触媒機能層３１の下に厚さ
０．５μｍのＣｕ層の金属層３２を設け、その他は具体
例１と全く同様にして電界放出型電子放出素子１を作製
した。この電界放出型電子放出素子１を単純マトリック
ス法で駆動したところ、電界放出型電子放出素子１の電
気抵抗が低下して省電力型で高精細な作像素子を得るこ
とができた。[Specific Example 5] The electrode layer 3 has a thickness of 80 n.
A metal layer 32 of a Cu layer having a thickness of 0.5 μm was provided under a catalyst functional layer 31 made of a m-molybdenum film, and the others were exactly the same as in Example 1 to produce a field-emission electron-emitting device 1. When the field emission electron-emitting device 1 was driven by the simple matrix method, the electric resistance of the field emission electron-emitting device 1 was reduced, and a power-saving type high-definition imaging device could be obtained.
【００３８】〔具体例６〕 具体例５のモリブデン膜か
らなる触媒機能層３１に代えて平均粒子径１３ｎｍのモ
リブデン粒子をガス中蒸着法で厚さが１１０ｎｍに触媒
機能層３１を形成し、具体例５と全く同様にして電界放
出型電子放出素子１を作製した。この電界放出型電子放
出素子１を作製するときのカーボンナノチューブ６の成
長は具体例５より高速度で、かつ比較的整然とした配列
が得られた。そして単純マトリックス法で駆動したとこ
ろ、素子の電気抵抗が低下して省電力型の高精細な作像
素子を得ることができた。[Specific Example 6] In place of the molybdenum film 31 of the specific example 5, molybdenum particles having an average particle diameter of 13 nm were formed in a gaseous vapor deposition method to form the catalytic function layer 31 having a thickness of 110 nm. A field emission type electron-emitting device 1 was manufactured in exactly the same manner as in Example 5. The growth of the carbon nanotubes 6 at the time of manufacturing the field emission type electron-emitting device 1 was higher than that of the fifth embodiment, and a relatively orderly arrangement was obtained. When the device was driven by the simple matrix method, the electric resistance of the device was reduced, and a power-saving high-definition imaging device was obtained.
【００３９】[0039]
【比較例１】 具体例１において、エッチング時間を変
化して電極層３の露出したモリブデン層の幅を７ｎｍと
２μｍの２種類作製した。これ以外は具体例１と全く同
様にして電界放出型電子放出素子１を作製した。モリブ
デン層の幅を７ｎｍとした場合は電気抵抗が大きく通電
によってすぐに断線した。また、２μｍとした場合は、
断線はなく安定して通電可能であったが、素子密度が低
下したため、具体例１の３種類より明るさも低下して高
精細な画像とはいえなかった。Comparative Example 1 In Example 1, two types of the exposed molybdenum layer having the width of 7 nm and 2 μm were manufactured by changing the etching time. Except for this, the field emission electron-emitting device 1 was manufactured in exactly the same manner as in Example 1. When the width of the molybdenum layer was set to 7 nm, the electric resistance was large and the wire was immediately disconnected by energization. In the case of 2 μm,
Although there was no disconnection and the current could be supplied stably, the device density was reduced, so that the brightness was lower than the three types of the specific example 1 and the image was not high-definition.
【００４０】〔比較例２〕 電極層３をＡｌにした以外
は具体例１と全く同様にして電界放出型電子放出素子１
を作製した。しかしＡｌからなる電極層３上にカーボン
ナノチューブ６はほとんど成長しなかったので、製作を
途中で中止した。Comparative Example 2 A field emission type electron-emitting device 1 was manufactured in exactly the same manner as in Example 1 except that the electrode layer 3 was made of Al.
Was prepared. However, since the carbon nanotubes 6 hardly grew on the electrode layer 3 made of Al, the production was stopped halfway.
【００４１】〔比較例３〕 具体例２において、成長し
たカーボンナノチューブ６の先端をカット処理すること
なく、クローズドすなわちキャップ付きのままで具体例
２と同様にして電界放出型電子放出素子１を作製した。
但しキャップ部とグリッド層８の高さも具体例２と同様
に揃えた。そして単純マトリックス法で駆動したとこ
ろ、カーボンナノチューブ６からの電子放出効率が低い
ため具体例２より画像は暗かった。Comparative Example 3 In the specific example 2, the field emission type electron-emitting device 1 was manufactured in the same manner as in the specific example 2 without cutting off the tip of the grown carbon nanotube 6 and keeping the closed state, that is, with the cap. did.
However, the heights of the cap portion and the grid layer 8 were also made the same as in the specific example 2. When driven by the simple matrix method, the image was darker than in Example 2 because the electron emission efficiency from the carbon nanotubes 6 was low.
【００４２】〔比較例４〕 具体例１において、カーボ
ンナノチューブ６がシングルウォール（単層）のみで形
成されるように電極層３をコバルトとした以外は具体例
１と同様にして電界放出型電子放出素子１を作製した。
そして単純マトリックス法で駆動したところ、カーボン
ナノチューブ６からの電子放出効率が低いため具体例１
よりも画像は暗かったComparative Example 4 A field emission type electron-emitting device was prepared in the same manner as in Example 1 except that the electrode layer 3 was made of cobalt so that the carbon nanotube 6 was formed of only a single wall (single layer). An emission device 1 was manufactured.
When driven by the simple matrix method, the efficiency of electron emission from the carbon nanotube 6 is low.
The image was darker than
【００４３】[0043]
【発明の効果】この発明は以上説明したように、電極層
用にあらかじめカーボンナノチューブ用触媒を用い、絶
縁層のエッチングによって表面が幅１μｍ以下で露出す
るようにしたので、カーボンナノチューブを絶縁層の細
孔の中心にのみ選択的に成長させて一定方向に配列るこ
とができ、高精細な電界放出型電子放出素子を容易に製
造することができる。また、カーボンナノチューブ用触
媒を幅１０ｎｍ〜１μｍ露出させてカーボンナノチュー
ブを成長させるから、電気抵抗を上げることなく、耐久
性の良好な電界放出型電子放出素子を得ることができ
る。As described above, according to the present invention, a catalyst for carbon nanotubes is used in advance for the electrode layer, and the surface of the insulating layer is exposed to a width of 1 μm or less by etching the insulating layer. It can be selectively grown only at the center of the pores and arranged in a certain direction, so that a high-definition field emission type electron-emitting device can be easily manufactured. In addition, since the carbon nanotubes are grown by exposing the carbon nanotube catalyst to a width of 10 nm to 1 μm, a field-emission electron-emitting device having good durability can be obtained without increasing electric resistance.
【００４４】また、絶縁層の上に電子引き出し用グリッ
ドを形成してからカーボンナノチューブを成長させるか
ら、グリッドの中心にカーボンナノチューブを形成する
ことができ、電子放出効率を向上させて各画素の明るさ
が向上した電界放出型電子放出素子を得ることができ
る。Further, since the carbon nanotubes are grown after forming the grid for extracting electrons on the insulating layer, the carbon nanotubes can be formed at the center of the grid, and the electron emission efficiency is improved to increase the brightness of each pixel. A field emission type electron-emitting device having improved properties can be obtained.
【００４５】また、電極層をカーボンナノチューブ用触
媒材料の超薄膜と、触媒材料の超薄膜の下に設けられ、
触媒材料より電気伝導性が高い材料との積層構造にする
ことにより、カーボンナノチューブを絶縁層の細孔の中
心に安定して成長させることができるとともに電気抵抗
を小さくした省電力型の電界放出型電子放出素子を得る
ことができる。An electrode layer is provided under the ultra-thin film of the catalyst material for carbon nanotubes and the ultra-thin film of the catalyst material.
By using a laminated structure with a material having higher electrical conductivity than the catalyst material, carbon nanotubes can be grown stably in the center of the pores of the insulating layer and a power-saving type field emission type that has reduced electric resistance. An electron-emitting device can be obtained.
【００４６】さらに、電極層はカーボンナノチューブ用
触媒材料の超微粒子層と、触媒材料の超微粒子層の下に
設けられ、触媒材料より電気伝導性が高い材料の積層構
造にすることにより、カーボンナノチューブを成長させ
る触媒機能を増大することができ、カーボンナノチュー
ブを短時間で効率良く成長させることができる。Further, the electrode layer is provided below the ultrafine particle layer of the catalyst material for carbon nanotubes and the ultrafine particle layer of the catalyst material. Can be increased, and carbon nanotubes can be efficiently grown in a short time.
【００４７】さらに、エミッタとしてのカーボンナノチ
ューブに平行にグリッドを形成することにより、電子放
出効率を向上して各画素の明るさが向上した電界放出型
電子放出素子を得るすることができる。Further, by forming a grid parallel to the carbon nanotubes as the emitter, it is possible to obtain a field emission type electron emission device in which the electron emission efficiency is improved and the brightness of each pixel is improved.
【００４８】また、カーボンナノチューブからなるエミ
ッタを連続して形成して、隣接素子に共通した電子放出
源として機能させることにより、各画素をより高輝度と
することができ、高精細な電界放出型電子放出素子とす
ることができる。Further, by continuously forming the emitters made of carbon nanotubes and functioning as an electron emission source common to adjacent elements, each pixel can be made to have higher brightness, and a high-definition field emission type can be obtained. It can be an electron-emitting device.
【００４９】さらに、電極層を高導電性体層と、その上
のカーボンナノチューブ用触媒機能を有する、厚み５０
ｎｍ以下の超薄層との積層構造としたので、製造が容易
で且つカーボンナノチューブの方向が一定し、絶縁層孔
の中心に配置することが出来たばかりでなく、電子放出
効率が更に向上した電界放出型電子放出素子とすること
ができた。Further, the electrode layer is made of a highly conductive material layer and a carbon nanotube having a thickness of 50
Since it has a laminated structure with an ultra-thin layer of less than nm, it is easy to manufacture, the direction of the carbon nanotubes is fixed, and it can be arranged at the center of the insulating layer hole, and the electron emission efficiency is further improved. An emission electron-emitting device was obtained.
【００５０】また、エミッタにはキャップのない形状の
カーボンナノチューブを用いたり、マルチウオールのカ
ーボンナノチューブを用いることにより、電子放出効率
が向上した電界放出型電子放出素子を得ることができ
る。Further, a field emission type electron-emitting device having improved electron emission efficiency can be obtained by using an uncapped carbon nanotube or a multi-wall carbon nanotube for the emitter.
【図１】この発明の実施例の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an embodiment of the present invention.
【図２】上記実施例の作製工程を示す工程図である。FIG. 2 is a process diagram showing a manufacturing process of the above embodiment.
【図３】電極層の構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an electrode layer.
【図４】他の実施例の構成を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of another embodiment.
１；電界放出型電子放出素子、２；支持体、３；電極
層、４；絶縁層、５；細孔、６；カーボンナノチュー
ブ、７；アノード電極、８；グリッド層。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Field emission type electron emission element, 2; support, 3; electrode layer, 4; insulating layer, 5; pore, 6; carbon nanotube, 7; anode electrode, 8;
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 興利 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 村井 俊晴 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 高橋 裕幸 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 滝口 康之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kimura Kouri 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Toshiharu Murai 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Hiroyuki Takahashi 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Yasuyuki Takiguchi 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Ricoh Co., Ltd.
Claims (10)
開けられた幅１μｍ以下の限定域に電子を放出するエミ
ッタとしてのカーボンナノチューブを成長させ、カーボ
ンナノチューブの上部にアノード電極を有する電界放出
型電子放出素子において、 上記電極層にはカーボンナノチューブ用触媒として機能
する材料を用いたことを特徴とする電界放出型電子放出
素子。1. A carbon nanotube as an emitter for emitting electrons is grown in a limited area having a width of 1 μm or less provided in an insulating layer provided on an electrode layer on a surface of a support, and an anode electrode is provided on the carbon nanotube. In the field emission type electron emission device, a material functioning as a catalyst for carbon nanotubes is used for the electrode layer.
媒材料の１００ｎｍ以下の超薄膜と、触媒材料の超薄膜
の下に設けられ、触媒材料より電気伝導性が高い材料と
の積層構造とを有する請求項１記載の電界放出型電子放
出素子。2. The method according to claim 1, wherein the electrode layer has a laminated structure of an ultrathin film of a catalyst material for carbon nanotubes of 100 nm or less and a material provided below the ultrathin film of the catalyst material and having higher electric conductivity than the catalyst material. Item 2. A field emission type electron-emitting device according to Item 1.
媒材料の超微粒子層と、触媒材料の超微粒子層の下に設
けられ、触媒材料より電気伝導性が高い材料の積層構造
である請求項１記載の電界放出型電子放出素子。3. The structure according to claim 1, wherein the electrode layer is provided below the ultrafine particle layer of the catalyst material for carbon nanotubes and the ultrafine particle layer of the catalyst material, and has a laminated structure of a material having higher electric conductivity than the catalyst material. Field emission type electron-emitting device.
き出しのためのグリッドを設けた請求項１，２又は３記
載の電界放出型電子放出素子。4. A field emission type electron-emitting device according to claim 1, wherein a grid for extracting electrons is provided around said carbon nanotube.
らなるエミッタと等間隔で平行に配置した請求項４記載
の電界放出型電子放出素子。5. The field emission type electron-emitting device according to claim 4, wherein said grid is arranged in parallel with an emitter made of carbon nanotubes at equal intervals.
ッタが１方向のみに連続して形成され、隣接素子に共通
した電子放出源とした請求項１乃至４のいずれかに記載
の電界放出型電子放出素子。6. The field-emission electron-emitting device according to claim 1, wherein the emitter composed of the carbon nanotube is formed continuously in only one direction, and is used as an electron emission source common to adjacent devices.
ない形状のオープン型である請求項１乃至６のいずれか
に記載の電界放出型電子放出素子。7. The field emission type electron-emitting device according to claim 1, wherein the carbon nanotube is an open type having no cap.
ール（多層構造）とした請求項１乃至７のいずれかに記
載の電界放出型電子放出素子。8. The field-emission electron-emitting device according to claim 1, wherein the carbon nanotube has a multi-wall structure (multi-layer structure).
チューブ用の触媒材料としての機能を有する電極層を形
成し、形成した電極層の上に絶縁層を形成し、絶縁層に
１方向にのみ連続した細孔を形成し、電極層を幅１０ｎ
ｍ〜１μｍだけ露出させ、露出した電極層にエミッタと
してのカーボンナノチューブを成長させることを特徴と
する電界放出型電子放出素子の作製方法。9. An electrode layer having a conductive function and a function as a catalyst material for carbon nanotubes is formed on a support, and an insulating layer is formed on the formed electrode layer. Only continuous pores are formed, and the electrode layer has a width of 10 n.
A method for manufacturing a field emission type electron-emitting device, comprising: exposing a carbon nanotube as an emitter on an exposed electrode layer by exposing only m to 1 μm.
ノチューブ用の触媒材料としての機能を有する電極層を
形成し、形成した電極層の上に絶縁層を形成し、絶縁層
の上にグリッド層を形成し、グリッド層と絶縁層に１方
向にのみ連続した細孔を形成し、電極層を幅１０ｎｍ〜
１μｍだけ露出させ、露出した電極層にエミッタとして
のカーボンナノチューブを成長させることを特徴とする
電界放出型電子放出素子の作製方法。10. An electrode layer having a conductive function and a function as a catalyst material for carbon nanotubes is formed on a support, an insulating layer is formed on the formed electrode layer, and a grid is formed on the insulating layer. A layer is formed, pores continuous in only one direction are formed in the grid layer and the insulating layer, and the electrode layer is formed to have a width of 10 nm or more.
A method for manufacturing a field emission type electron-emitting device, comprising exposing only 1 μm and growing a carbon nanotube as an emitter on the exposed electrode layer.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20401199A JP2001035350A (en) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | Field emission type electron-emitting element and manufacture thereof |
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|---|---|---|---|
| JP20401199A JP2001035350A (en) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | Field emission type electron-emitting element and manufacture thereof |
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| JP2001035350A true JP2001035350A (en) | 2001-02-09 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20401199A Pending JP2001035350A (en) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | Field emission type electron-emitting element and manufacture thereof |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005183388A (en) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Samsung Sdi Co Ltd | Field emission device, display device and manufacturing method therefor |
| KR100525869B1 (en) * | 2001-03-27 | 2005-11-02 | 캐논 가부시끼가이샤 | Electron emitting device, electron source, image forming apparatus and its manufacturing method |
| JP2006338898A (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Ulvac Japan Ltd | Cold cathode display element and its fabricating method |
-
1999
- 1999-07-19 JP JP20401199A patent/JP2001035350A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100525869B1 (en) * | 2001-03-27 | 2005-11-02 | 캐논 가부시끼가이샤 | Electron emitting device, electron source, image forming apparatus and its manufacturing method |
| JP2005183388A (en) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Samsung Sdi Co Ltd | Field emission device, display device and manufacturing method therefor |
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