JP2006286563A - Electron emitter and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve various problems due to the use of conventional electron emitters, and to provide an electron emitter having superior high light emission efficiency etc., as compared with the conventional electron emitters. <P>SOLUTION: In this electronic emitter, many metal catalyst fine particles 4, having an almost uniform grain size for growing a carbon film, are arranged on a substrate 2, and carbon films 6 for emitting electrons are grown on many metal catalyst fine particles 4 reflecting the particle shapes of the metal catalyst fine particles 2. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電界放射により電子を放出する電子エミッタおよびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an electron emitter that emits electrons by field emission and a manufacturing method thereof.

電子エミッタを用いた表示装置は、カソード側に配置されてアノード側との間で印加される電界によりアノード側に向けて電子を放出してアノード側の蛍光体に衝突することによって蛍光体を励起発光させるようになっている（特許文献１参照。）。このような電子エミッタは、冷陰極とも呼ばれるものであり、常温においても電子を効率的に放出することができるので、高温に加熱する必要がなく、また、印加電圧に対する電子放出の効果も高いので、低電圧で微小な電界でも電子放出を行うことができるなどの特質がある。そのため、従来から各種の電子エミッタが開発されてきている。このような電子エミッタには、アノード側に向けて円錐形とした電子エミッタ（スピント型）や、カーボンナノチューブ等のカーボンファイバを用いた電子エミッタ（カーボンファイバ型）や、基板上に設けたダイヤモンド微粒子をシードとし、その上にカーボン膜を成膜した電子エミッタ（ダイヤモンドシーディング型）がある。上記スピント型では、エミッタ先端を鋭利に形成する必要があり、このような鋭利な先端を備えるエミッタを高精度に形成することは極めて困難であること、放出電流量に寄与する各エミッタ先端の形状を均一に形成することが困難であること、エミッタ材料である半導体や金属の表面状態が不安定で極端な温度環境に対する耐性にも劣ること、発光点密度が低いこと、などの課題がある。上記カーボンファイバ型では、アスペクト比が大きく長細であるために、先端が電子放出の熱で微量酸素の存在下で燃焼したりゆらいだりして発光のちらつきがあること、長さが不均一になりやすいことによる発光輝度が不均一になりやすいこと、などの課題がある。上記ダイヤモンドシーディング型では、ダイヤモンド微粒子の粒径が２００ｎｍにも達するものであり、発光点密度に限界があるうえ、ダイヤモンド微粒子の粒径にばらつきがあるために、ダイヤモンド微粒子上に成膜されるカーボン系膜の膜厚（基板からの高さ）がばらつき、電子放出特性が安定化しにくく発光特性が悪い上にダイヤモンド材料のコストが高くつく、などの課題がある。
特開２００１−２３５５２ A display device using an electron emitter is arranged on the cathode side and emits electrons toward the anode side by an electric field applied between the anode side and excites the phosphor by colliding with the phosphor on the anode side. It emits light (see Patent Document 1). Such an electron emitter is also called a cold cathode, and can emit electrons efficiently even at room temperature, so there is no need to heat to a high temperature and the effect of electron emission on the applied voltage is high. It has such characteristics that it can emit electrons even in a small electric field at a low voltage. Therefore, various electron emitters have been developed conventionally. Such electron emitters include electron emitters that are conical toward the anode side (Spindt type), electron emitters using carbon fibers such as carbon nanotubes (carbon fiber type), and diamond fine particles provided on the substrate. There is an electron emitter (diamond seeding type) in which a carbon film is formed thereon. In the Spindt type, it is necessary to form the emitter tip sharply, and it is extremely difficult to form an emitter having such a sharp tip with high precision, and the shape of each emitter tip that contributes to the amount of emission current Are difficult to form uniformly, the surface state of a semiconductor or metal as an emitter material is unstable and inferior in resistance to an extreme temperature environment, and the light emitting point density is low. In the above carbon fiber type, the aspect ratio is large and thin, so that the tip burns or fluctuates in the presence of a trace amount of oxygen with the heat of electron emission, causing flickering of light emission, and the length is uneven There are problems such as that the luminance of light emission tends to be non-uniform. In the above diamond seeding type, the particle diameter of the diamond fine particles reaches 200 nm, the luminous point density is limited, and the particle diameters of the diamond fine particles vary, so that the film is formed on the diamond fine particles. There is a problem that the film thickness (height from the substrate) of the carbon-based film varies, the electron emission characteristics are difficult to stabilize, the light emission characteristics are poor, and the cost of the diamond material is high.
JP2001-23552

したがって、本発明が解決しようする課題は、従来のスピント型、カーボンファイバ型、ダイヤモンドシーディング型のいずれよりも、発光点密度を高くし、発光特性を安定化させ、コストをより低減させることに寄与することができる電子エミッタおよびその製造方法を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to increase the emission point density, stabilize the emission characteristics, and reduce the cost more than the conventional Spindt type, carbon fiber type, and diamond seeding type. It is to provide an electron emitter that can contribute and a method of manufacturing the same.

本発明の第１の電子エミッタは、基板上にほぼ均等な粒径を有するｎｍ（ナノメートル）サイズのカーボン膜成長用金属触媒微粒子が多数配置され、多数の金属触媒微粒子上に電子放出用カーボン膜が金属触媒微粒子の粒子形状を反映した形状に成長していることを特徴とするものである。   In the first electron emitter of the present invention, a large number of nanometer-sized carbon catalyst growth metal catalyst particles having a substantially uniform particle diameter are arranged on a substrate, and the electron emission carbon is formed on the large number of metal catalyst particles. The film is grown in a shape reflecting the particle shape of the metal catalyst fine particles.

上記第１の電子エミッタによると、金属触媒微粒子上に電子放出用のカーボン膜が形成され、かつ、そのカーボン膜がｎｍサイズの金属触媒微粒子の粒子形状を反映した構造であるから、電子放出箇所が金属触媒微粒子の配置個数だけ存在することが可能となって、電子放出用カーボン膜から放出する電子で発光する蛍光体上の発光点密度が向上し、かつ、金属触媒微粒子の粒径が均等であるから、電子放出用カーボン膜の電子放出部と蛍光体との距離とがほぼ均一化される結果、蛍光体での発光特性が極めて安定化する。したがって、第１の電子エミッタでは、スピント型のごとくエミッタ先端の加工、それに伴う加工コスト、エミッタ先端形状の均一な形成、低発光点密度といった課題は無く、カーボンファイバ型のごとくアスペクト比が大きくかつ長さ不揃いに起因した発光ちらつき等の課題は無く、ダイヤモンドシーディング型のごとくダイヤモンド微粒子の粒径の不均一に起因した課題も無い。   According to the first electron emitter, the carbon film for electron emission is formed on the metal catalyst fine particles, and the carbon film has a structure reflecting the particle shape of the nm-size metal catalyst fine particles. The number of arranged metal catalyst fine particles can exist, the emission point density on the phosphor that emits light from the electrons emitted from the electron emission carbon film is improved, and the particle size of the metal catalyst fine particles is uniform. As a result, the distance between the electron emission portion of the carbon film for electron emission and the phosphor is substantially uniform, and as a result, the light emission characteristics of the phosphor are extremely stabilized. Therefore, in the first electron emitter, there are no problems such as processing of the emitter tip as in the Spindt type, the accompanying processing cost, uniform formation of the emitter tip shape, and low emission point density, and the aspect ratio is large as in the carbon fiber type. There is no problem such as light emission flicker due to uneven length, and there is no problem due to non-uniform particle size of diamond fine particles as in the diamond seeding type.

本発明の第２の電子エミッタは、基板上にほぼ均等な粒径を有するｎｍサイズのカーボン膜成長用金属触媒微粒子が多数配置形成され、多数の金属触媒微粒子上にエッチングレートが早い中間介在カーボン膜が成膜されており、多数の中間介在カーボン膜の先端にエッチングレートが遅い電子放出起点用カーボン微粒子が配置されていることを特徴とするものである。   In the second electron emitter of the present invention, a large number of metal catalyst fine particles for nm-size carbon film growth having a substantially uniform particle size are arranged on a substrate, and an intermediate intervening carbon having a high etching rate is formed on the many metal catalyst fine particles. A film is formed, and carbon particles for an electron emission starting point having a slow etching rate are arranged at the tips of a number of intermediate intervening carbon films.

上記第２の電子エミッタによると、金属触媒微粒子上に中間介在カーボン膜が配置され、その中間介在カーボン膜の先端に中間介在カーボン膜よりもエッチングレートが遅い電子放出起点用カーボン微粒子が配置支持されているので、電子放出起点用カーボン微粒子が金属触媒微粒子の配置個数だけ形成することが可能となって、電子エミッタを用いた発光装置の蛍光体上での発光点密度が向上し、かつ、金属触媒微粒子が基板上にほぼ均等な粒径で配置されているので、蛍光体と電子放出起点用カーボン微粒子との距離が安定化し、発光特性が極めて安定化する。したがって、第２の電子エミッタでは、スピント型のごとくエミッタ先端の加工、それに伴う加工コスト、エミッタ先端形状の均一な形成、低発光点密度といった課題は無く、カーボンファイバ型のごとくアスペクト比が大きくかつ長さ不揃いに起因した発光ちらつき等の課題は無く、ダイヤモンドシーディング型のごとくダイヤモンド微粒子の粒径の不均一に起因した課題も無い。   According to the second electron emitter, the intermediate intervening carbon film is disposed on the metal catalyst fine particles, and the carbon particles for the electron emission starting point having a slower etching rate than the intermediate intervening carbon film are disposed and supported at the tip of the intermediate intervening carbon film. Therefore, it becomes possible to form the carbon fine particles for the electron emission starting point by the number of arrangement of the metal catalyst fine particles, the emission point density on the phosphor of the light emitting device using the electron emitter is improved, and the metal Since the catalyst fine particles are arranged on the substrate with a substantially uniform particle size, the distance between the phosphor and the electron emission starting carbon fine particles is stabilized, and the light emission characteristics are extremely stabilized. Therefore, in the second electron emitter, there is no problem of processing of the emitter tip as in the Spindt type, the processing cost associated therewith, uniform formation of the shape of the emitter tip, and low emission point density, and the aspect ratio is large as in the carbon fiber type. There is no problem such as light emission flicker due to uneven length, and there is no problem due to non-uniform particle size of diamond fine particles as in the diamond seeding type.

また、第２の電子エミッタによると、電子放出起点用カーボン微粒子のカーボン材料が、ダイヤモンド、アモルファスカーボン、ダイヤモンドライクカーボン、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバーのいずれかであり、中間介在カーボン膜のカーボン材料が、上記カーボン材料よりもエッチングレートが早いカーボン材料であることが好ましい。ダイヤモンド微粒子が高抵抗であるが負の電子親和力を持つので高効率に電子放出することができる一方、中間介在カーボン膜に用いる上記カーボン材料はダイヤモンド微粒子よりも低抵抗であるので、基板とダイヤモンド微粒子との間に介在してダイヤモンド微粒子に電流を容易に供給することができるので、全体として高効率な電子放出特性を安定して維持することができる電子エミッタを提供することができる。   In addition, according to the second electron emitter, the carbon material of the carbon particles for the electron emission starting point is any one of diamond, amorphous carbon, diamond-like carbon, fullerene, carbon nanotube, and graphite nanofiber, and the carbon of the intermediate intervening carbon film. It is preferable that the material is a carbon material having an etching rate faster than that of the carbon material. While the diamond fine particles have high resistance but negative electron affinity, they can emit electrons with high efficiency. On the other hand, the carbon material used for the intermediate intervening carbon film has lower resistance than diamond fine particles. Therefore, it is possible to easily supply a current to the diamond fine particles, thereby providing an electron emitter that can stably maintain high-efficiency electron emission characteristics as a whole.

本発明の第３の電子エミッタは、基板上にほぼ均等な粒径を有するｎｍサイズのカーボン膜成長用金属触媒微粒子が多数配置形成され、多数の金属触媒微粒子上に電子放出用カーボン膜が選択的に成長していることを特徴とするものである。   In the third electron emitter of the present invention, a large number of metal catalyst fine particles for nm-size carbon film growth having a substantially uniform particle size are arranged on the substrate, and the carbon film for electron emission is selected on the many metal catalyst fine particles. It is characterized by growing continuously.

第３の電子エミッタでは、電子放出用カーボン膜が金属触媒微粒子上に形成されているので、電子放出箇所である電子放出用カーボン膜が金属触媒微粒子の配置個数だけ存在することが可能となって、電子放出用カーボン膜から放出する電子で発光する蛍光体上の発光点密度が向上し、かつ、金属触媒微粒子の粒径が均等であるから、金属触媒微粒子上に成長する電子放出用カーボン膜の電子放出部と蛍光体との距離とがほぼ均一化される結果、蛍光体での発光特性が極めて安定化する。したがって、第３の電子エミッタでは、スピント型のごとくエミッタ先端の加工、それに伴う加工コスト、エミッタ先端形状の均一な形成、低発光点密度といった課題は無く、カーボンファイバ型のごとくアスペクト比が大きくかつ長さ不揃いに起因した発光ちらつき等の課題は無く、ダイヤモンドシーディング型のごとくダイヤモンド微粒子の粒径の不均一に起因した課題も無い。   In the third electron emitter, since the electron emission carbon film is formed on the metal catalyst fine particles, the electron emission carbon film, which is the electron emission location, can exist as many as the number of arranged metal catalyst fine particles. Since the emission point density on the phosphor that emits light from the electrons emitted from the electron emission carbon film is improved and the particle diameter of the metal catalyst fine particles is uniform, the carbon film for electron emission that grows on the metal catalyst fine particles As a result of the substantially uniform distance between the electron emitting portion and the phosphor, the light emission characteristics of the phosphor are extremely stabilized. Therefore, in the third electron emitter, there is no problem of processing of the emitter tip as in the Spindt type, the processing cost associated therewith, uniform formation of the shape of the emitter tip, and low emission point density, and the aspect ratio is large as in the carbon fiber type. There is no problem such as light emission flicker due to uneven length, and there is no problem due to non-uniform particle size of diamond fine particles as in the diamond seeding type.

第1から第3までの電子エミッタにおいては、該電子エミッタから放出される電子が蛍光体に衝突して該蛍光体が励起発光するときの該蛍光体上での発光点密度が１平方ミリメートル当たり１０7個〜１０12個であることが好ましい。 In the first to third electron emitters, the emission point density on the phosphor when the electrons emitted from the electron emitter collide with the phosphor and the phosphor emits excitation light per square millimeter. The number is preferably 10 7 to 10 12 .

本発明の電子エミッタは、従来のスピント型、カーボンファイバ型、ダイヤモンドシーディング型のいずれよりも、発光点密度が高く、発光特性が安定化し、製造コストが安価に済むものである。   The electron emitter of the present invention has higher emission point density, more stable emission characteristics, and lower manufacturing costs than any of the conventional Spindt type, carbon fiber type, and diamond seeding type.

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る電子エミッタとその製造方法を説明する。   Hereinafter, an electron emitter and a manufacturing method thereof according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の実施の形態に係る電子エミッタ（第１の電子エミッタ）を概念的に示す断面図である。第１の電子エミッタでは、基板材料として、半導体基板、金属基板、ガラス上に金属薄膜を成膜したものなど、伝導性のあるものすべてが適用される。実施の形態ではシリコン基板２である。このシリコン基板２上にｎｍサイズ、例えば粒径１ｎｍ〜１５ｎｍのカーボン膜成長用の金属触媒微粒子４が例えば基板２上に形成した金属薄膜に対するスパッタ法あるいは加熱処理法がある。加熱の場合の温度は４００〜８００℃が好ましい。金属触媒微粒子４は、鉄、コバルト、ニッケル等、主に遷移金属である。金属触媒微粒子４は、互いに密着していてもよく、あるいは、数ｎｍ以下の間隔で離れていてもよい。加熱処理はアニール処理が好ましい。   FIG. 1 is a sectional view conceptually showing an electron emitter (first electron emitter) according to an embodiment of the present invention. In the first electron emitter, as a substrate material, all conductive materials such as a semiconductor substrate, a metal substrate, and a metal thin film formed on glass are applied. In the embodiment, the silicon substrate 2 is used. There is a sputtering method or a heat treatment method for a metal thin film in which metal catalyst fine particles 4 for growing a carbon film having a size of nm, for example, a particle size of 1 nm to 15 nm are formed on the substrate 2. The temperature in the case of heating is preferably 400 to 800 ° C. The metal catalyst fine particles 4 are mainly transition metals such as iron, cobalt, and nickel. The metal catalyst fine particles 4 may be in close contact with each other, or may be separated by an interval of several nm or less. The heat treatment is preferably an annealing treatment.

上記処理により、金属触媒微粒子４は凝集（シンタリング）することなく適宜な間隔で分散しかつその表面形状をほぼ球形でかつほぼ均等な粒径に形成することができる。この場合、本実施の形態では金属触媒微粒子４が球形であることに限定されない。   By the above treatment, the metal catalyst fine particles 4 can be dispersed at an appropriate interval without being aggregated (sintered), and the surface shape thereof can be formed into a substantially spherical shape and a substantially uniform particle size. In this case, in the present embodiment, the metal catalyst fine particles 4 are not limited to being spherical.

この金属触媒微粒子４上に該金属触媒微粒子４の粒子形状を反映した電子放出用カーボン膜６が成長により形成されている。電子放出用カーボン膜６の成長の手法は限定されないが、例えばクラスタイオンビーム法、プラズマイオンビーム法等がある。このイオンビーム法には、カソ−ディックアーク成膜法がある。このカソ−ディックアーク成膜法は、低速のカーボンイオンのエネルギーを用いて基板２の金属触媒微粒子４上に電子放出用カーボン膜６を成膜するものである。具体的に、このカソ−ディックアーク成膜法は、電子放出用カーボン膜６を自己整合的にカーボン膜を成膜形成する成膜法であり、カソードからカーボンターゲットに対しアーク放電させてカーボンイオンを含むプラズマを発生させるとともに、このプラズマをアノード上に載置した基板に照射して、プラズマ中にある低速のカーボンイオンにより電子放出用カーボン膜６を成膜するものである。   An electron emission carbon film 6 reflecting the particle shape of the metal catalyst fine particles 4 is formed on the metal catalyst fine particles 4 by growth. The method of growing the electron emission carbon film 6 is not limited, and examples thereof include a cluster ion beam method and a plasma ion beam method. As this ion beam method, there is a cathodic arc film forming method. In this cathodic-dic arc film-forming method, the carbon film 6 for electron emission is formed on the metal catalyst fine particles 4 of the substrate 2 by using the energy of low-speed carbon ions. Specifically, the cathodic arc film forming method is a film forming method in which the carbon film 6 for electron emission is formed in a self-aligning manner, and a carbon ion is formed by arc discharge from a cathode to a carbon target. Is generated, and the substrate placed on the anode is irradiated with the plasma to form the electron emission carbon film 6 by low-speed carbon ions in the plasma.

金属触媒微粒子４は粒径がほぼ均等となった状態で基板２上に配置されているので、電子放出用カーボン膜６は上記成膜法によりほぼ均等な膜厚で金属触媒微粒子４上に成膜される。この場合、電子放出用カーボン膜６の表面形状は金属触媒微粒子４の粒子形状を反映した形状になっている。金属触媒微粒子４の粒径が例えば１ｎｍ〜１５ｎｍであるために、電子放出用カーボン膜６の凸形状の曲率は、スピント型やカーボンナノチューブ等のカーボンファイバ型と同等程度で、電子放出性能を発揮するに十分に鋭利な形状となっている。また、金属触媒微粒子４の配置間隔は連続あるいは数ｎｍ以下の配置間隔であるので、スピント型よりも高密度な電子放出が可能となっているとともに、さらには、金属触媒微粒子４の粒径がほぼ均等であるために、電子放出用カーボン膜６の膜厚も均等となり、基板２からの電子放出用カーボン膜６の多数の凸面の高さは均一となり、蛍光体へ向けての電子放出量はほぼ同等となり、均一な発光が可能となり、発光のちらつきは解消される上、発光輝度を十分に確保することができるものとなる。   Since the metal catalyst fine particles 4 are arranged on the substrate 2 in a state where the particle diameters are substantially uniform, the electron emission carbon film 6 is formed on the metal catalyst fine particles 4 with a substantially uniform film thickness by the above film forming method. Be filmed. In this case, the surface shape of the electron emission carbon film 6 is a shape reflecting the particle shape of the metal catalyst fine particles 4. Since the particle diameter of the metal catalyst fine particles 4 is, for example, 1 nm to 15 nm, the convex curvature of the electron emission carbon film 6 is equivalent to that of a carbon fiber type such as Spindt type or carbon nanotube, and exhibits electron emission performance. It has a sharp enough shape. Further, since the arrangement interval of the metal catalyst fine particles 4 is continuous or an arrangement interval of several nm or less, it is possible to emit electrons with a higher density than the Spindt type, and furthermore, the particle size of the metal catalyst fine particles 4 is smaller. Since the film thickness of the electron emission carbon film 6 is uniform, the height of many convex surfaces of the electron emission carbon film 6 from the substrate 2 is uniform, and the amount of electron emission toward the phosphor is substantially uniform. Are substantially the same, and uniform light emission is possible, flickering of light emission is eliminated, and sufficient light emission luminance can be secured.

図２を参照して、第１の電子エミッタの製造方法を説明する。最初に、図２（ａ）のように基板２上にほぼ均等な粒径例えば１ｎｍ〜１５ｎｍ程度の金属触媒微粒子４を分散配置する。金属触媒微粒子４としては鉄、ニッケル、コバルト、白金、パラジウム等、またはこれらの合金がある。この配置の手法は、スパッタリング、例えば、電子ビームスパッタリングとか、基板２上に形成した金属薄膜に対して常温〜８００℃、好ましくは、４００〜８００℃のアニール処理することにより金属触媒微粒子４を形成することができる。あるいは、基板２上に金属触媒微粒子４を散布する方法でもよく、一般的には、基板２上に触媒となる金属の薄膜を蒸着し、次いで加熱処理することでも微粒子化することができる。この加熱には、アニール処理があるが、抵抗加熱法などを用いることもできる。金属触媒微粒子４は、１ｎｍ〜１５ｎｍ程度の粒径でかつ全体的に粒径がほぼ均等でかつ一様に連続状ないしは数ｎｍ以下の配置間隔で配置形成されている。このため金属触媒微粒子４の基板２上からの高さはほぼ同じであり、金属触媒微粒子４の表面は一様に連続した凹凸表面となっている。   With reference to FIG. 2, the manufacturing method of a 1st electron emitter is demonstrated. First, as shown in FIG. 2A, metal catalyst fine particles 4 having a substantially uniform particle diameter, for example, about 1 nm to 15 nm are dispersedly arranged on the substrate 2. Examples of the metal catalyst fine particles 4 include iron, nickel, cobalt, platinum, palladium, and alloys thereof. In this arrangement method, the metal catalyst fine particles 4 are formed by annealing, for example, electron beam sputtering, or annealing the metal thin film formed on the substrate 2 at room temperature to 800 ° C., preferably 400 to 800 ° C. can do. Alternatively, a method of spraying the metal catalyst fine particles 4 on the substrate 2 may be used. In general, a metal thin film serving as a catalyst is vapor-deposited on the substrate 2 and then heat-treated to form fine particles. This heating includes annealing, but a resistance heating method or the like can also be used. The metal catalyst fine particles 4 have a particle diameter of about 1 nm to 15 nm and are generally formed with a substantially uniform particle diameter as a whole, and are arranged continuously or at intervals of several nm or less. For this reason, the height of the metal catalyst fine particles 4 from the substrate 2 is substantially the same, and the surface of the metal catalyst fine particles 4 is a uniformly continuous uneven surface.

次いで、図２（ｂ）のように金属触媒微粒子４上に電子放出用カーボン膜６を成長させる。電子放出用カーボン膜６は例えばカソ−ディックアーク成膜法により成膜する。この成膜に際しては、電子放出用カーボン膜６の表面形状は金属触媒微粒子４の粒子形状に追随した形状に制御される。以上の工程を経て第１の電子エミッタを製造することができる。   Next, as shown in FIG. 2B, an electron emission carbon film 6 is grown on the metal catalyst fine particles 4. The electron emission carbon film 6 is formed by, for example, a cathodic arc film forming method. In this film formation, the surface shape of the electron emission carbon film 6 is controlled to follow the shape of the metal catalyst fine particles 4. The first electron emitter can be manufactured through the above steps.

第１の電子エミッタにおいては、金属触媒微粒子４上に電子放出用カーボン膜６が成長し、かつ、この成長した電子放出用カーボン膜６が金属触媒微粒子４の粒子形状を反映した構造としたから、電子放出箇所を金属触媒微粒子４の配置個数だけ存在させることが可能となるとともに電子放出しやすい構造となり、これによって、発光点密度が向上し、発光特性が安定化する。   In the first electron emitter, the electron emission carbon film 6 grows on the metal catalyst fine particles 4, and the grown electron emission carbon film 6 reflects the particle shape of the metal catalyst fine particles 4. As a result, it is possible to make the number of electron emission portions as many as the number of arranged metal catalyst fine particles 4 and to easily emit electrons, thereby improving the emission point density and stabilizing the emission characteristics.

第１の電子エミッタでは、スピント型のごとくエミッタ先端の加工、それに伴う加工コスト、エミッタ先端形状の均一な形成、低発光点密度といった課題は無く、カーボンファイバ型のごとくアスペクト比が大きくかつ長さ不揃いに起因した発光ちらつき等の課題は無く、ダイヤモンドシーディング型のごとくダイヤモンド微粒子の粒径の不均一に起因した課題も無い。以上から、第１の電子エミッタでは、アノードに蛍光体を配置し、この蛍光体に向けて電子放出して励起発光させる発光装置等に組み込んだ場合、従来の電子エミッタでは到底得ることが困難か、あるいは得ることができなかった均一で安定した発光特性を提供することができる。   In the first electron emitter, there is no problem of processing the tip of the emitter as in the Spindt type, the processing cost associated with it, uniform formation of the shape of the tip of the emitter, and the low emission point density. There are no problems such as light emission flickering due to the irregularity, and there are no problems due to nonuniformity of the particle diameter of the diamond fine particles as in the diamond seeding type. From the above, in the first electron emitter, when a phosphor is disposed at the anode and incorporated in a light emitting device that emits electrons toward the phosphor and emits excitation light, is it difficult to obtain with a conventional electron emitter? Alternatively, it is possible to provide uniform and stable light emission characteristics that could not be obtained.

図３を参照して他の実施の形態に係る電子エミッタ（第２の電子エミッタ）を説明する。第２の電子エミッタは、基板２上にほぼ均等な粒径を有するカーボン膜成長用の金属触媒微粒子４を配置するとともに、この金属触媒微粒子４の上に中間介在カーボン膜８を成長させ、この中間介在カーボン膜８上に金属触媒微粒子４の配置間隔に対応して中間介在カーボン膜８よりもエッチングレートが遅い例えばダイヤモンド微粒子からなる電子放出起点用カーボン微粒子１０を分散させ、中間介在カーボン膜８と電子放出起点用カーボン微粒子１０とのエッチングレートとの違いを利用して例えばプラズマエッチングや反応性イオンエッチングにより、中間介在カーボン膜８を電子放出起点用カーボン微粒子１０間においてエッチング除去して構成されている。電子放出起点用カーボン微粒子１０は、電子放出を行うものであるから電子放出用カーボン微粒子とも称することができるが、本明細書では微小であるので電子放出の起点として電子放出起点用カーボン微粒子と称している。また、中間介在カーボン膜８は金属触媒微粒子４と電子放出起点用カーボン微粒子１０との間（中間）に介在して、電子放出起点用カーボン微粒子１０の電子放出性能に寄与するものである。   An electron emitter (second electron emitter) according to another embodiment will be described with reference to FIG. In the second electron emitter, the metal catalyst fine particles 4 for growing a carbon film having a substantially uniform particle diameter are arranged on the substrate 2 and an intermediate intervening carbon film 8 is grown on the metal catalyst fine particles 4. Electron emission starting carbon fine particles 10 made of, for example, diamond fine particles having a slower etching rate than the intermediate intervening carbon film 8 are dispersed on the intermediate intervening carbon film 8 in accordance with the arrangement interval of the metal catalyst fine particles 4. For example, plasma etching or reactive ion etching is used to remove the intermediate intervening carbon film 8 between the electron emission starting carbon fine particles 10 by using the difference in etching rate between the electron emission starting carbon fine particles 10 and the etching rate. ing. Since the electron emission starting carbon fine particle 10 emits electrons, it can also be referred to as an electron emitting carbon fine particle. However, in this specification, since it is minute, it is referred to as an electron emission starting carbon fine particle. ing. The intermediate intervening carbon film 8 is interposed (intermediate) between the metal catalyst fine particles 4 and the electron emission starting carbon fine particles 10 and contributes to the electron emission performance of the electron emission starting carbon fine particles 10.

より具体的には、第２の電子エミッタは、シリコン基板２上に鉄、コバルト、ニッケル等のｎｍサイズ、例えば粒径１ｎｍ〜１５ｎｍの金属触媒微粒子４を例えば電子ビームスパッタリングあるいは金属薄膜に対する４００〜８００℃のアニール処理により配置している。金属触媒微粒子４の配置間隔は、密着していても数ｎｍ以下の間隔で離れていてもよい。この金属触媒微粒子４上に該金属触媒微粒子４の粒子形状を反映した中間介在カーボン膜８が成長している。中間介在カーボン膜８の成長の手法は第１の電子エミッタのそれと同様である。   More specifically, the second electron emitter is formed of metal catalyst fine particles 4 having a size of nm such as iron, cobalt, nickel, etc. on the silicon substrate 2, for example, a particle diameter of 1 nm to 15 nm, for example, 400 to the electron beam sputtering or metal thin film. It arrange | positions by the annealing process of 800 degreeC. The arrangement interval of the metal catalyst fine particles 4 may be in close contact or may be separated by an interval of several nm or less. An intermediate intervening carbon film 8 reflecting the particle shape of the metal catalyst fine particles 4 is grown on the metal catalyst fine particles 4. The method of growing the intermediate intervening carbon film 8 is the same as that of the first electron emitter.

そして、第２の電子エミッタにおいては、中間介在カーボン膜８上に金属触媒微粒子４の配置間隔に対応してダイヤモンド微粒子等の電子放出起点用カーボン微粒子１０を分散させて配置し、中間介在カーボン膜８と電子放出起点用カーボン微粒子１０とのエッチングレートの違いを利用して電子放出起点用カーボン微粒子１０間の中間介在カーボン膜８をエッチング除去して構成したものである。   In the second electron emitter, the carbon particles 10 for electron emission starting points such as diamond fine particles are dispersed and arranged on the intermediate intervening carbon film 8 in correspondence with the arrangement interval of the metal catalyst fine particles 4. The intermediate carbon film 8 between the electron emission starting carbon particles 10 is removed by etching using the difference in etching rate between the electron emission starting carbon particles 10 and the electron emission starting carbon particles 10.

実施の形態では電子放出起点用カーボン微粒子１０をダイヤモンド微粒子１０とし、中間介在カーボン膜８をダイヤモンド以外のカーボン材料とするが、これに限定されない。例えば、電子放出起点用カーボン微粒子１０をアモルファスカーボン膜、ダイヤモンドライクカーボン膜でもよい。中間介在カーボン膜８のカーボン材料は、電子放出起点用カーボン微粒子１０よりもエッチングレートが早いカーボン材料であれば良い。例えば、電子放出起点用カーボン微粒子１０がダイヤモンド微粒子であれば、中間介在カーボン膜８のカーボン材料は、グラファイト、アモルファスカーボン、ダイヤモンドライクカーボン、フラーレンライクカーボン、カーボンナノチューブなどとすることができる。ダイヤモンド微粒子１０は、高抵抗材料である。ダイヤモンド微粒子１０には、人工合成ダイヤモンド、ピュアなダイヤモンドがある。ダイヤモンドは高抵抗であるために、基板２とバックコンタクトを確保しにくいので、基板２からの電流注入が困難である。そこで、基板２とダイヤモンド微粒子１０との間に中間介在カーボン膜８を介在させている。中間介在カーボン膜８のカーボン材料はダイヤモンドよりも電子親和力が大きいので仕事関数はダイヤモンドよりも大きく、真空中への電子放出に用いずに、その低抵抗を利用してバックコンタクトと、ダイヤモンド微粒子１０への電流輸送に供することができる。一方、ダイヤモンド微粒子１０は負の電子親和力を持つので高効率に電子放出することができる。また、ダイヤモンド微粒子１０の粒径は、１〜２００ｎｍであり、好ましくは１〜５０ｎｍ、より好ましくは１〜１５ｎｍである。   In the embodiment, the carbon fine particles 10 for starting electron emission are diamond fine particles 10 and the intermediate intervening carbon film 8 is a carbon material other than diamond. However, the present invention is not limited to this. For example, the carbon fine particle 10 for the electron emission starting point may be an amorphous carbon film or a diamond-like carbon film. The carbon material of the intermediate intervening carbon film 8 may be a carbon material having an etching rate faster than that of the electron emission starting carbon fine particles 10. For example, if the electron emission starting carbon fine particles 10 are diamond fine particles, the carbon material of the intermediate intervening carbon film 8 can be graphite, amorphous carbon, diamond-like carbon, fullerene-like carbon, carbon nanotube, or the like. The diamond fine particle 10 is a high resistance material. The diamond fine particles 10 include artificial synthetic diamond and pure diamond. Since diamond has a high resistance, it is difficult to secure a back contact with the substrate 2, so that current injection from the substrate 2 is difficult. Therefore, an intermediate intervening carbon film 8 is interposed between the substrate 2 and the diamond fine particles 10. Since the carbon material of the intermediate carbon film 8 has a higher electron affinity than diamond, the work function is larger than that of diamond, and it is not used for electron emission into the vacuum. It can be used for current transport to. On the other hand, since the diamond fine particles 10 have a negative electron affinity, electrons can be emitted with high efficiency. Moreover, the particle size of the diamond fine particles 10 is 1 to 200 nm, preferably 1 to 50 nm, and more preferably 1 to 15 nm.

第２の電子エミッタにおいては、多数の金属触媒微粒子４上に、中間介在カーボン膜８と電子放出起点用カーボン微粒子１０とが２層構造に配置されているので、電子放出箇所が金属触媒微粒子４の配置個数だけ存在することになって、第１の電子エミッタの場合と同様の理由で発光点密度が向上し、また、第１の電子エミッタの場合と同様の理由で発光特性が安定化し、製造コストを低減することができる。また、電子放出起点用カーボン微粒子１０は粒径が微小であるので、強電界集中が可能であり、電子放出することができる。上記構成の第２の電子エミッタでは、中間介在カーボン膜８が成膜されて基板２上からは均等な高さで形成することができるので、中間介在カーボン膜８上に配置される電子放出起点用カーボン微粒子１０は基板２上から一様な高さで整列されることになり、その結果、電子放出起点高さが均等化し、発光強度が均一化される。また、金属触媒微粒子４の配置間隔および配置個数で電子放出起点用カーボン微粒子１０を配置することができるから発光点密度が高くなり発光特性を向上することができる。さらに、電子放出起点用カーボン微粒子１０をダイヤモンドで構成した場合、ダイヤモンドが高抵抗であっても、中間介在カーボン膜８がダイヤモンド以外のカーボン材料とすると、このカーボン材料はダイヤモンドよりも低抵抗で導電性が高いので、電子放出起点用カーボン微粒子１０に対する電流供給量を増加できるので、電子放出起点用カーボン微粒子１０は電子放出を行う起点となることができる。さらには、中間介在カーボン膜８と電子放出起点用カーボン微粒子１０とのエッチングレートの相違を利用するので、製造工程が簡略に済む一方で、高精度（電子放出起点高さの整列度、電子放出起点の配置密度等）に電子放出起点用カーボン微粒子１０を配置することができる。   In the second electron emitter, since the intermediate intervening carbon film 8 and the electron emission starting carbon fine particles 10 are arranged in a two-layer structure on the large number of metal catalyst fine particles 4, the electron emission location is the metal catalyst fine particles 4. The emission point density is improved for the same reason as in the case of the first electron emitter, and the emission characteristics are stabilized for the same reason as in the case of the first electron emitter, Manufacturing cost can be reduced. Further, since the carbon fine particles 10 for the electron emission starting point have a very small particle size, it is possible to concentrate a strong electric field and emit electrons. In the second electron emitter having the above configuration, the intermediate intervening carbon film 8 is formed and can be formed at a uniform height from above the substrate 2, so that the electron emission starting point disposed on the intermediate intervening carbon film 8 is formed. The carbon fine particles 10 for use are aligned at a uniform height from above the substrate 2, and as a result, the height of the electron emission starting point is equalized and the light emission intensity is uniformed. In addition, since the carbon fine particles 10 for the electron emission starting point can be arranged with the arrangement interval and the arrangement number of the metal catalyst fine particles 4, the emission point density is increased and the emission characteristics can be improved. Furthermore, when the electron emission starting carbon fine particles 10 are made of diamond, even if diamond has a high resistance, if the intermediate intervening carbon film 8 is made of a carbon material other than diamond, this carbon material has a lower resistance than diamond and is conductive. Therefore, since the amount of current supplied to the electron emission starting carbon fine particles 10 can be increased, the electron emission starting carbon fine particles 10 can be a starting point for electron emission. Furthermore, since the difference in etching rate between the intermediate intervening carbon film 8 and the electron emission starting carbon fine particles 10 is utilized, the manufacturing process can be simplified, while high accuracy (alignment degree of electron emission starting height, electron emission). The carbon fine particles 10 for electron emission starting points can be arranged at the arrangement density of the starting points.

第２の電子エミッタでは、第１の電子エミッタと同様に、スピント型のごとくエミッタ先端の加工、それに伴う加工コスト、エミッタ先端形状の均一な形成、低発光点密度といった課題は無く、カーボンファイバ型のごとくアスペクト比が大きくかつ長さ不揃いに起因した発光ちらつき等の課題は無く、ダイヤモンドシーディング型のごとくダイヤモンド微粒子の粒径の不均一に起因した課題も無い。以上から、第２の電子エミッタでは、アノードに蛍光体を配置し、この蛍光体に向けて電子放出して励起発光させる発光装置等に組み込んだ場合、従来の電子エミッタでは到底得ることが困難か、あるいは得ることができなかった均一で安定した発光特性を提供することができる。   The second electron emitter, like the first electron emitter, has no problems such as the processing of the tip of the emitter, the processing cost associated therewith, the uniform formation of the shape of the tip of the emitter, and the low emission point density. There are no problems such as light emission flicker due to the large aspect ratio and uneven length, and there are no problems due to non-uniform grain size of diamond particles as in the diamond seeding type. From the above, in the second electron emitter, when a phosphor is arranged at the anode and incorporated in a light emitting device or the like that emits electrons toward the phosphor and emits excitation light, is it difficult to obtain with a conventional electron emitter? Alternatively, it is possible to provide uniform and stable light emission characteristics that could not be obtained.

図４を参照して第２の電子エミッタの製造方法を説明すると、まず、図４（ａ）のように基板２上に金属触媒微粒子４を配置する。この配置の手法は、実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。   The manufacturing method of the second electron emitter will be described with reference to FIG. 4. First, the metal catalyst fine particles 4 are arranged on the substrate 2 as shown in FIG. Since this arrangement method is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

次いで、図４（ｂ）のように金属触媒微粒子４上に中間介在カーボン膜８を成膜する。この中間介在カーボン膜８の成膜方法は、第１の電子エミッタでの電子放出用カーボン膜６の成膜方法と同様でよいので、詳細は省略する。   Next, an intermediate carbon film 8 is formed on the metal catalyst fine particles 4 as shown in FIG. The method of forming the intermediate intervening carbon film 8 may be the same as the method of forming the carbon film 6 for electron emission at the first electron emitter, and therefore the details are omitted.

次いで、図４（ｃ）のように中間介在カーボン膜８上に中間介在カーボン膜８よりもエッチングレートが遅い電子放出起点用カーボン微粒子１０を分散配置する。電子放出起点用カーボン微粒子１０としてダイヤモンド微粒子で構成した場合を説明する。ダイヤモンド微粒子は、ダイヤモンド結晶構造を有する炭素の同位体である。ダイヤモンド微粒子１０は市販品が入手可能になっている。まず、ダイヤモンド微粒子を純水あるいはアルコール系溶剤、炭化水素系溶剤、等に懸濁し、超音波分散してコロイド溶液中に分散させる。このコロイド溶液に粘度調整剤を添加するなどして、このコロイド溶液を中間介在カーボン膜８上にスピンコート法やカーテンコート法等で塗布する。その後、コロイド溶液を加熱乾燥して溶剤や添加剤を除去することにより、中間介在カーボン膜８上にダイヤモンド微粒子１０を分散配置することができる。   Next, as shown in FIG. 4C, the electron emission starting carbon fine particles 10 having an etching rate slower than that of the intermediate intervening carbon film 8 are dispersedly arranged on the intermediate intervening carbon film 8. A case will be described in which the electron emission starting carbon fine particles 10 are composed of diamond fine particles. Diamond fine particles are carbon isotopes having a diamond crystal structure. A commercially available diamond fine particle 10 is available. First, diamond fine particles are suspended in pure water, an alcohol-based solvent, a hydrocarbon-based solvent, or the like, and ultrasonically dispersed to be dispersed in a colloidal solution. The colloid solution is applied on the intermediate carbon film 8 by spin coating or curtain coating, for example, by adding a viscosity modifier to the colloid solution. Thereafter, the colloidal solution is heated and dried to remove the solvent and additives, whereby the diamond fine particles 10 can be dispersedly disposed on the intermediate intervening carbon film 8.

次いで、図４（ｄ）のように中間介在カーボン膜８と電子放出起点用カーボン微粒子１０とのエッチングレートの相違を利用して電子放出起点用カーボン微粒子１０間の中間介在カーボン膜８を異方性エッチングする。この異方性エッチングには、例えば、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング、イオンミリング、クラスタイオンビームエッチング等を利用することができる。   Next, as shown in FIG. 4D, the intermediate intervening carbon film 8 between the electron emission starting carbon fine particles 10 is anisotropically utilized by utilizing the difference in etching rate between the intermediate intervening carbon film 8 and the electron emission starting carbon fine particles 10. Etching. For this anisotropic etching, for example, plasma etching, reactive ion etching, ion milling, cluster ion beam etching, or the like can be used.

以上の工程により、第２の電子エミッタを製造することができる。   Through the above steps, the second electron emitter can be manufactured.

図５を参照してさらに他の実施の形態に係る電子エミッタ（第３の電子エミッタ）を説明すると、第３の電子エミッタは、第１の電子エミッタと同様に、シリコン基板２上に金属触媒微粒子４が配置されているが、第１の電子エミッタとは異なって、金属触媒微粒子４上に電子放出用カーボン膜１２が選択的に成長して形成されていることである。第３の電子エミッタにおいても、第１の電子エミッタと同様の作用効果を発揮することができる。第３の電子エミッタの製造方法は、特に図面で図示して説明しないが、基板上にカーボン膜成長用の金属触媒微粒子を多数配置する工程と、多数の金属触媒微粒子上に電子放出用カーボン膜を選択的に成長させる工程とを備えたものである。   An electron emitter (third electron emitter) according to still another embodiment will be described with reference to FIG. 5. The third electron emitter is formed on a metal catalyst on the silicon substrate 2 in the same manner as the first electron emitter. Although the fine particles 4 are arranged, unlike the first electron emitter, the carbon film 12 for electron emission is selectively grown and formed on the metal catalyst fine particles 4. The third electron emitter can also exhibit the same effects as the first electron emitter. Although the third electron emitter manufacturing method is not specifically illustrated and described in the drawings, a step of arranging a large number of metal catalyst fine particles for carbon film growth on a substrate, and a carbon film for electron emission on the large number of metal catalyst fine particles And a step of selectively growing the substrate.

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various changes or modifications within the scope described in the claims.

実施の形態に係る電子エミッタの概念的な断面図である。1 is a conceptual cross-sectional view of an electron emitter according to an embodiment. 図１の電子エミッタの製造工程図である。FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the electron emitter of FIG. 1. 他の実施の形態に係る電子エミッタの概念的な断面図である。It is a notional cross section of an electron emitter according to another embodiment. 図３の電子エミッタの製造工程図である。FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the electron emitter of FIG. 3. さらに他の実施の形態に係る電子エミッタの概念的な断面図である。FIG. 5 is a conceptual cross-sectional view of an electron emitter according to still another embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

２ 基板
４ 金属触媒微粒子
６ カーボン膜 2 Substrate 4 Metal catalyst fine particle 6 Carbon film

Claims (11)

基板上にほぼ均等な粒径を有するｎｍサイズのカーボン膜成長用金属触媒微粒子が多数配置され、多数の金属触媒微粒子上に電子放出用カーボン膜が金属触媒微粒子の粒子形状を反映した形状に成長している、ことを特徴とする電子エミッタ。   A large number of nanometer-sized carbon film growth metal catalyst particles with a substantially uniform particle size are arranged on the substrate, and the electron emission carbon film grows on the metal catalyst particles in a shape reflecting the particle shape of the metal catalyst particles. An electron emitter characterized by that. 基板上にほぼ均等な粒径を有するｎｍサイズのカーボン膜成長用金属触媒微粒子が多数配置形成され、多数の金属触媒微粒子上に中間介在カーボン膜が成膜されており、多数の中間介在カーボン膜の先端に中間介在カーボン膜よりもエッチングレートが遅い電子放出起点用カーボン微粒子が配置されている、ことを特徴とする電子エミッタ。   A large number of metal catalyst fine particles for nm-sized carbon film growth having a substantially uniform particle diameter are arranged on the substrate, and intermediate intervening carbon films are formed on the numerous metal catalyst fine particles. An electron emitter characterized in that an electron emission starting carbon fine particle having a slower etching rate than the intermediate intervening carbon film is disposed at the tip of the electron emitter. 電子放出起点用カーボン微粒子のカーボン材料が、ダイヤモンド、アモルファスカーボン、ダイヤモンドライクカーボン、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバーのいずれかであり、
中間介在カーボン膜のカーボン材料が、上記カーボン材料よりもエッチングレートが早いカーボン材料である、ことを特徴とする請求項２に記載の電子エミッタ。 The carbon material of the carbon fine particles for the electron emission starting point is either diamond, amorphous carbon, diamond-like carbon, fullerene, carbon nanotube, or graphite nanofiber,
The electron emitter according to claim 2, wherein the carbon material of the intermediate carbon film is a carbon material having an etching rate faster than that of the carbon material. 基板上にほぼ均等な粒径を有するｎｍサイズのカーボン膜成長用金属触媒微粒子が多数配置形成され、多数の金属触媒微粒子上に電子放出用カーボン膜が選択的に成長している、ことを特徴とする電子エミッタ。   A large number of metal catalyst fine particles for nm-size carbon film growth having a substantially uniform particle size are arranged on a substrate, and a carbon film for electron emission is selectively grown on a large number of metal catalyst fine particles. An electron emitter. 上記金属触媒微粒子の粒径が１ｎｍ〜１５ｎｍである、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電子エミッタ。   The electron emitter according to any one of claims 1 to 4, wherein a particle diameter of the metal catalyst fine particles is 1 nm to 15 nm. 電子エミッタから放出される電子が蛍光体に衝突して該蛍光体が励起発光するときの該蛍光体上での発光点密度が１平方ミリメートル当たり１０7個〜１０12個である、ことを特徴とする電子エミッタ。 The emission point density on the phosphor is 10 7 to 10 12 per square millimeter when electrons emitted from the electron emitter collide with the phosphor and the phosphor emits light. An electron emitter. 基板上にほぼ均等な粒径を有するｎｍサイズのカーボン膜成長用金属触媒微粒子を多数配置する第１の工程と、
多数の金属触媒微粒子上に電子放出用カーボン膜を金属触媒微粒子の粒子形状を反映した形状に形成する第２の工程と、
を備えることを特徴とする電子エミッタの製造方法。 A first step of arranging a large number of metal catalyst fine particles for nm-size carbon film growth having a substantially uniform particle diameter on a substrate;
A second step of forming an electron emission carbon film on a large number of metal catalyst fine particles in a shape reflecting the shape of the metal catalyst fine particles;
An electron emitter manufacturing method comprising: 基板上にほぼ均等な粒径を有するｎｍサイズのカーボン膜成長用金属触媒微粒子を配置する第１の工程と、
金属触媒微粒子上に中間介在カーボン膜を成長させる第２の工程と、
中間介在カーボン膜上にこの中間介在カーボン膜よりもエッチングレートが遅い電子放出起点用カーボン微粒子を形成する第３の工程と、
中間介在カーボン膜と電子放出起点用カーボン微粒子とのエッチングレートの違いを利用して、これらをエッチングして中間介在カーボン膜の先端に電子放出起点用カーボン微粒子を配置形成する第４の工程と、
を備えることを特徴とする電子エミッタの製造方法。 A first step of disposing metal catalyst fine particles for nm-size carbon film growth having a substantially uniform particle diameter on a substrate;
A second step of growing an intermediate intervening carbon film on the metal catalyst fine particles;
A third step of forming electron emission starting carbon fine particles having an etching rate slower than that of the intermediate intervening carbon film on the intermediate intervening carbon film;
A fourth step of using the difference in etching rate between the intermediate intervening carbon film and the electron emission starting carbon fine particles to etch and dispose these to form the electron emitting starting carbon fine particles at the tip of the intermediate intervening carbon film;
An electron emitter manufacturing method comprising: 電子放出起点用カーボン微粒子のカーボン材料が、ダイヤモンド、アモルファスカーボン、ダイヤモンドライクカーボン、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバーのいずれかであり、
中間介在カーボン膜のカーボン材料が、上記カーボン材料よりもエッチングレートが早いカーボン材料である、ことを特徴とする請求項８に記載の電子エミッタの製造方法。 The carbon material of the carbon fine particles for the electron emission starting point is either diamond, amorphous carbon, diamond-like carbon, fullerene, carbon nanotube, or graphite nanofiber,
9. The method of manufacturing an electron emitter according to claim 8, wherein the carbon material of the intermediate carbon film is a carbon material having an etching rate faster than that of the carbon material. 基板上にほぼ均等な粒径を有するｎｍサイズのカーボン膜成長用金属触媒微粒子を多数配置する第１の工程と、
多数の金属触媒微粒子上に電子放出用カーボン膜を選択的に成長させる第２の工程と、
を備えることを特徴とする電子エミッタの製造方法。 A first step of arranging a large number of metal catalyst fine particles for nm-size carbon film growth having a substantially uniform particle diameter on a substrate;
A second step of selectively growing a carbon film for electron emission on a large number of metal catalyst fine particles;
An electron emitter manufacturing method comprising: 電子エミッタから放出され蛍光体に衝突して該蛍光体が励起発光するときの該蛍光体上での発光点密度が１平方ミリメートル当たり１０7個〜１０12個である、ことを特徴とするを特徴とする請求項７〜１０のうちのいずれか1項に電子エミッタの製造方法。 The emission point density on the phosphor when it is emitted from the electron emitter and collides with the phosphor to emit light is 10 7 to 10 12 per square millimeter. The method of manufacturing an electron emitter according to any one of claims 7 to 10.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000057934A (en) * 1998-06-04 2000-02-25 Ulvac Japan Ltd Carbon-based super fine cold-cathode and manufacture thereof
JP2000268707A (en) * 1999-03-18 2000-09-29 Futaba Corp Field emission element and its manufacture
JP2001015077A (en) * 1999-06-15 2001-01-19 Cheol Jin Lee White light source and manufacture thereof
JP2001283715A (en) * 2000-03-31 2001-10-12 Akio Hiraki Electron-emission cathode and its manufacturing method
JP2003335509A (en) * 2002-05-21 2003-11-25 Noritake Co Ltd Method for producing carbon nanotube cathode

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000057934A (en) * 1998-06-04 2000-02-25 Ulvac Japan Ltd Carbon-based super fine cold-cathode and manufacture thereof
JP2000268707A (en) * 1999-03-18 2000-09-29 Futaba Corp Field emission element and its manufacture
JP2001015077A (en) * 1999-06-15 2001-01-19 Cheol Jin Lee White light source and manufacture thereof
JP2001283715A (en) * 2000-03-31 2001-10-12 Akio Hiraki Electron-emission cathode and its manufacturing method
JP2003335509A (en) * 2002-05-21 2003-11-25 Noritake Co Ltd Method for producing carbon nanotube cathode

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