JPH038236A - プレーナ型冷陰極 - Google Patents
プレーナ型冷陰極Info
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- JPH038236A JPH038236A JP1140461A JP14046189A JPH038236A JP H038236 A JPH038236 A JP H038236A JP 1140461 A JP1140461 A JP 1140461A JP 14046189 A JP14046189 A JP 14046189A JP H038236 A JPH038236 A JP H038236A
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Landscapes
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はプレーナ型冷陰極を用いた電子源に関するもの
であム 従来の技術 従来から薄膜電界放出型の冷陰極は数多く報告されてい
も その中でも第4図(特開昭63−274047号公
報の第5図)に示すようなプレーナ型冷陰極1.t、8
0V以上のゲート電圧で電子放出が起こるとされていも
この冷陰極は第4図に示すように絶縁体基板1の表面
に冷陰極2とゲート電極3をお互い対向させて構成され
ていも ゲート電極に対向する冷陰極の端面には多数の
凸状部4が形成されていも この冷陰極に設けられた凸
状部の尖端とゲート電場の間隔は0.1μmであも こ
のように構成された冷陰極とゲート電極間に80V以上
の電圧を印加すると、冷陰極の凸状部の尖端曲率半径が
小さいたべ 凸状部には2×10’V/cmの強電界が
発生し 尖端部から電子放出が起こム 発明が解決しようとする課題 前記のプレーナ型冷陰極は前述のような特徴を有してい
る力交 実用化するためには製造工程のコスト面か収
冷陰極とゲート電極の間隔を2〜4μm程度にまで広げ
る必要がある。これらの条件を満たすためには さらに
小さい曲率半径を有する冷陰極の凸状部が必要である力
丈 現在のホトエツチング技術では限度がある。
であム 従来の技術 従来から薄膜電界放出型の冷陰極は数多く報告されてい
も その中でも第4図(特開昭63−274047号公
報の第5図)に示すようなプレーナ型冷陰極1.t、8
0V以上のゲート電圧で電子放出が起こるとされていも
この冷陰極は第4図に示すように絶縁体基板1の表面
に冷陰極2とゲート電極3をお互い対向させて構成され
ていも ゲート電極に対向する冷陰極の端面には多数の
凸状部4が形成されていも この冷陰極に設けられた凸
状部の尖端とゲート電場の間隔は0.1μmであも こ
のように構成された冷陰極とゲート電極間に80V以上
の電圧を印加すると、冷陰極の凸状部の尖端曲率半径が
小さいたべ 凸状部には2×10’V/cmの強電界が
発生し 尖端部から電子放出が起こム 発明が解決しようとする課題 前記のプレーナ型冷陰極は前述のような特徴を有してい
る力交 実用化するためには製造工程のコスト面か収
冷陰極とゲート電極の間隔を2〜4μm程度にまで広げ
る必要がある。これらの条件を満たすためには さらに
小さい曲率半径を有する冷陰極の凸状部が必要である力
丈 現在のホトエツチング技術では限度がある。
また プレーナ型冷陰極の製造プロセス中に電極表面に
不純物が付着したり酸化膜が形成された場合、電極表面
の仕事関数が変化するために電子放出開始電圧が素子間
で変動する問題があつ九課題を解決するための手段 絶縁体基板の表面に形成された対をなす二組の電極から
構成されるプレーナ型冷陰極において、冷陰極の先端部
を壁間L 壁開面を形成する。
不純物が付着したり酸化膜が形成された場合、電極表面
の仕事関数が変化するために電子放出開始電圧が素子間
で変動する問題があつ九課題を解決するための手段 絶縁体基板の表面に形成された対をなす二組の電極から
構成されるプレーナ型冷陰極において、冷陰極の先端部
を壁間L 壁開面を形成する。
作用
冷陰極先端部に壁開面を形成することにより、壁開面の
エツジ部分には非常に微少な曲率半径を有するエツジが
形成され 前記のエツジ部分には強電界が発生し 従来
の構成のプレーナ型冷陰極に比較して、低電圧での動作
が可能となり、また壁開面には清浄な金属表面が現れる
た八 冷陰極先端の電子放出部の仕事関数か均一化され
電子放出開始電圧が素子間で均一で安定なプレーナ型
冷陰極が得られる。
エツジ部分には非常に微少な曲率半径を有するエツジが
形成され 前記のエツジ部分には強電界が発生し 従来
の構成のプレーナ型冷陰極に比較して、低電圧での動作
が可能となり、また壁開面には清浄な金属表面が現れる
た八 冷陰極先端の電子放出部の仕事関数か均一化され
電子放出開始電圧が素子間で均一で安定なプレーナ型
冷陰極が得られる。
実施例
実施例1
第1図に実施例1の電極構成の要部を示1−0電極は基
板5の表面に形成された絶縁層6の表面に壁開面7を有
する冷陰極8とゲート電極9をお互いに平行平板上に対
向させて構成されている。
板5の表面に形成された絶縁層6の表面に壁開面7を有
する冷陰極8とゲート電極9をお互いに平行平板上に対
向させて構成されている。
このプレーナ型冷陰極の製造プロセスを第2図に示す。
Siウェハー基板5の表面に絶縁層として熱酸化により
厚さ1μmのSiO2膜6を形成後このS i O=膜
6の表面に厚さ082μmのWS2膜7を形成する(第
2図a)。このWSi2膜7をホトエツチング技術によ
って冷陰極8とゲート電極9を同時に形成すも 冷陰極
とゲート電極の間隔は1〜4μmである(第2図b)。
厚さ1μmのSiO2膜6を形成後このS i O=膜
6の表面に厚さ082μmのWS2膜7を形成する(第
2図a)。このWSi2膜7をホトエツチング技術によ
って冷陰極8とゲート電極9を同時に形成すも 冷陰極
とゲート電極の間隔は1〜4μmである(第2図b)。
次にこの基板をバッファエッチ溶液(HFI容とNH,
F6容の混合液)に浸漬してS i 02膜6をエツチ
ングし冷陰極先端部下部に凹部10を形成L 冷陰極先
端部を庇状にする(第2図C)。更にこの基板をフッ硝
酸に浸漬して、冷陰極8の庇状部分を上下方向からエツ
チングし厚さ200人から1000人の先端部11を有
する冷陰極を形成した(第2図d)。このようにして形
成した庇状の先端形状を有する冷陰極先端部11を超音
波により壁間ヒ 壁開面12を有する冷陰極を形成する
(第2図e)。
F6容の混合液)に浸漬してS i 02膜6をエツチ
ングし冷陰極先端部下部に凹部10を形成L 冷陰極先
端部を庇状にする(第2図C)。更にこの基板をフッ硝
酸に浸漬して、冷陰極8の庇状部分を上下方向からエツ
チングし厚さ200人から1000人の先端部11を有
する冷陰極を形成した(第2図d)。このようにして形
成した庇状の先端形状を有する冷陰極先端部11を超音
波により壁間ヒ 壁開面12を有する冷陰極を形成する
(第2図e)。
電極材料と絶縁材料の組合せl;L W S i 2
と5102に限られるものではなく、電極材料としてW
。
と5102に限られるものではなく、電極材料としてW
。
MO,W2C,NbC,HfC等高融、ζ 低仕事関数
でかつバッファエッチ溶液に難溶の材料、および絶縁体
基板材料としてガラス板等バッファエッチ溶液に溶解す
る材料を組合せることが可能てあこのように構成した冷
陰極とゲート電極間に50〜70Vの電圧を印加すると
、冷陰極先端壁開面のエツジ部分にはIO’V/cm以
上の強電界か発生し 先端部から電子放出が起こる。
でかつバッファエッチ溶液に難溶の材料、および絶縁体
基板材料としてガラス板等バッファエッチ溶液に溶解す
る材料を組合せることが可能てあこのように構成した冷
陰極とゲート電極間に50〜70Vの電圧を印加すると
、冷陰極先端壁開面のエツジ部分にはIO’V/cm以
上の強電界か発生し 先端部から電子放出が起こる。
まな 本実施例の構成では電子放出開始電圧のばらつき
級 従来構成では30V程度であったものがIOV程度
に抑えることができる。
級 従来構成では30V程度であったものがIOV程度
に抑えることができる。
実施例2
第3図に実施例2の電極構成の要部を示す。重積は導電
性材料13と冷陰極材料14の二重層で形成されている
。
性材料13と冷陰極材料14の二重層で形成されている
。
このプレーナ型冷陰極の製造方法について説明す&Si
基板15上に熱酸化5102絶縁層16を形成すも こ
の表面に 厚さ0.2μmのWSi2膜13を形成しそ
の表面に厚さ500人のWC膜14を積層すム このW
Si2.WCの二重層をホトエツチング技術によって冷
陰極部17とゲート電極部18を同時に形成すも 冷陰
極とゲート電極の間隔は1〜4μmである。次にこの基
板をバッファエッチ溶液に浸漬して絶縁層16をエツチ
ングし冷陰極先端部下部に凹部19を形成L−冷陰極先
端部を庇状にする。更にこの基板をフッ硝酸に浸漬して
、電極二重層のうち先端部下部のWSi2膜13のみを
エツチングによって除去し 厚さ500人のWCの先端
部を有する冷陰極を形成ず仏 このようにして形成した
庇状の先端形状を有する冷陰極先端部を超音波により壁
間L 壁開面20を有する冷陰極を形成する。
基板15上に熱酸化5102絶縁層16を形成すも こ
の表面に 厚さ0.2μmのWSi2膜13を形成しそ
の表面に厚さ500人のWC膜14を積層すム このW
Si2.WCの二重層をホトエツチング技術によって冷
陰極部17とゲート電極部18を同時に形成すも 冷陰
極とゲート電極の間隔は1〜4μmである。次にこの基
板をバッファエッチ溶液に浸漬して絶縁層16をエツチ
ングし冷陰極先端部下部に凹部19を形成L−冷陰極先
端部を庇状にする。更にこの基板をフッ硝酸に浸漬して
、電極二重層のうち先端部下部のWSi2膜13のみを
エツチングによって除去し 厚さ500人のWCの先端
部を有する冷陰極を形成ず仏 このようにして形成した
庇状の先端形状を有する冷陰極先端部を超音波により壁
間L 壁開面20を有する冷陰極を形成する。
導電性材料13は防服 ゲート電極および配線抵抗を小
さくするためと、冷陰極材料と基板材料の接着強度を大
きくする役目をしている。
さくするためと、冷陰極材料と基板材料の接着強度を大
きくする役目をしている。
電極部二重層の導電性材料と冷陰極材料の組合せはW
S i 2とWCに限られるものではなく、導電性材料
としてW、MO,W2C,NbC,HfC\フッ硝酸に
溶解ヒ バッファエッチ溶液に難溶の材粧 および冷陰
極材料としてはWC,SiC。
S i 2とWCに限られるものではなく、導電性材料
としてW、MO,W2C,NbC,HfC\フッ硝酸に
溶解ヒ バッファエッチ溶液に難溶の材粧 および冷陰
極材料としてはWC,SiC。
Ta、B4CRフッ硝酸及びバッファエッチ溶液に難溶
の低仕事関数材料の組合せが可能である。
の低仕事関数材料の組合せが可能である。
更に 基板材料をエツチングする溶液および導電性材料
をエツチングする酸、アルカリ溶液に難溶で、比較的仕
事関数の低い材料であれば冷陰極材料として使用するこ
とができる。また 導電性材料としてはフッ硝酸以外の
酸、またはアルカリ溶液に溶解する金属材料およびAu
Crなどの合金材料を使用することができる。更(ミ
必要に応じて二重層以上の電極で構成することができる
。
をエツチングする酸、アルカリ溶液に難溶で、比較的仕
事関数の低い材料であれば冷陰極材料として使用するこ
とができる。また 導電性材料としてはフッ硝酸以外の
酸、またはアルカリ溶液に溶解する金属材料およびAu
Crなどの合金材料を使用することができる。更(ミ
必要に応じて二重層以上の電極で構成することができる
。
このように構成した冷陰極とゲート電極間に50〜60
Vの電圧を印加すると、冷陰極先端には10’V/cm
以上の強電界が発生し 先端部から電子放出が起こも 発明の効果 本発明によれば 冷陰極先端部に壁開面を形成すること
によって、 100V以下の低電圧で電子放出を起こし
しかも電子放出開始電圧が素子間で均一で安定な電子
源が得られる。
Vの電圧を印加すると、冷陰極先端には10’V/cm
以上の強電界が発生し 先端部から電子放出が起こも 発明の効果 本発明によれば 冷陰極先端部に壁開面を形成すること
によって、 100V以下の低電圧で電子放出を起こし
しかも電子放出開始電圧が素子間で均一で安定な電子
源が得られる。
第1図1友 本発明の一実施例におけるプレーナ型冷陰
極の斜視皿 第2図(友 本発明の一実施例におけるプ
レーナ型冷陰極の製造プロセスを説明するだめの断面は
第3図(よ 本発明の他の実施例におけるプレーナ型
冷陰極の断面は 第4図(瓜従来のプレーナ型冷陰極の
斜視図であムト・・絶縁体基板、 2,8.17・・・
冷陰凰 3,9.18・・・ゲート重態 4・・・冷陰
極先端部 5,15・・・S1ウエハー基板、6、16
・・・絶縁層 10,19・・・絶縁層凹部 11・・
・冷陰極先端部 7、12、20・壁間献 13・・・
導電性材料、 14・・冷陰極材札
極の斜視皿 第2図(友 本発明の一実施例におけるプ
レーナ型冷陰極の製造プロセスを説明するだめの断面は
第3図(よ 本発明の他の実施例におけるプレーナ型
冷陰極の断面は 第4図(瓜従来のプレーナ型冷陰極の
斜視図であムト・・絶縁体基板、 2,8.17・・・
冷陰凰 3,9.18・・・ゲート重態 4・・・冷陰
極先端部 5,15・・・S1ウエハー基板、6、16
・・・絶縁層 10,19・・・絶縁層凹部 11・・
・冷陰極先端部 7、12、20・壁間献 13・・・
導電性材料、 14・・冷陰極材札
Claims (4)
- (1)絶縁体基板の表面に形成された対をなす二組の電
極から構成されるプレーナ型冷陰極において、少なくと
も冷陰極先端部の一部に壁開面が形成されていることを
特徴とするプレーナ型冷陰極。 - (2)冷陰極先端部と対向するゲート電極との間隔が0
.3μm以上、かつ5μm以下であることを特徴とする
請求項1に記載のプレーナ型冷陰極。 - (3)冷陰極とゲート電極間の絶縁体基板表面に凹部を
設けたことを特徴とする請求項1または2に記載のプレ
ーナ型冷陰極。 - (4)絶縁体基板表面に冷陰極材料を成膜し、冷陰極お
よびゲート電極を形成後、前記絶縁体基板表面をエッチ
ングして庇状の冷陰極を形成し、前記庇状の冷陰極の厚
さが0.1μm以下となるようにエッチングし、さらに
前記冷陰極の庇状部分を壁開し、請求項1から3のいず
れかに記載のプレーナ型冷陰極を形成することを特徴と
するプレーナ型冷陰極の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1140461A JPH038236A (ja) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | プレーナ型冷陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1140461A JPH038236A (ja) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | プレーナ型冷陰極 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH038236A true JPH038236A (ja) | 1991-01-16 |
Family
ID=15269136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1140461A Pending JPH038236A (ja) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | プレーナ型冷陰極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH038236A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04359831A (ja) * | 1991-06-04 | 1992-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子放出素子 |
US5738118A (en) * | 1996-04-04 | 1998-04-14 | Profix Co., Ltd. | Apparatus for collecting cigarette smoke, ash and cigarette ends |
-
1989
- 1989-06-01 JP JP1140461A patent/JPH038236A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04359831A (ja) * | 1991-06-04 | 1992-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子放出素子 |
US5738118A (en) * | 1996-04-04 | 1998-04-14 | Profix Co., Ltd. | Apparatus for collecting cigarette smoke, ash and cigarette ends |
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