JPH11297189A - Field emission cold cathode and its manufacture - Google Patents
Field emission cold cathode and its manufactureInfo
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- JPH11297189A JPH11297189A JP9939198A JP9939198A JPH11297189A JP H11297189 A JPH11297189 A JP H11297189A JP 9939198 A JP9939198 A JP 9939198A JP 9939198 A JP9939198 A JP 9939198A JP H11297189 A JPH11297189 A JP H11297189A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子顕微鏡等の電
子を放出する電子銃に用いられる電界放出冷陰極および
その製造方法の技術分野に属する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of a field emission cold cathode used for an electron gun for emitting electrons such as an electron microscope and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、電子顕微鏡等においては、電子を
放出する電子銃に電界放出冷陰極を用いているものがあ
る。このような従来の電界放出冷陰極の一例として、図
６に示すような構成、形状を有する電界放出冷陰極があ
る。図６（ａ）および（ｂ）に示すように、この電界放
出冷陰極１′は、多結晶タングステンからなるフィラメ
ント２′の中央部に、タングステン単結晶の針状のエミ
ッター３′を取り付け、最初電界研磨によりエミッター
３′の先端半径ｒ＝５００オングストローム程度にし、
熱フラッシュにより先端加工し、引出電圧３.０〜５.５
ｋＶで電界放出させるようになっている。2. Description of the Related Art Conventionally, some electron microscopes and the like use a field emission cold cathode as an electron gun for emitting electrons. As an example of such a conventional field emission cold cathode, there is a field emission cold cathode having a configuration and a shape as shown in FIG. As shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), this field emission cold cathode 1 'has a tungsten single crystal needle-shaped emitter 3' attached to the center of a filament 2 'made of polycrystalline tungsten. The radius of the tip of the emitter 3 'is made r = about 500 angstroms by electric field polishing.
The tip is processed by heat flash, and the drawing voltage is 3.0 to 5.5.
Field emission is performed at kV.
【０００３】このような電界放出冷陰極１′において
は、熱フラッシュのみの場合、エミッター３′の先端は
半球となり、また電界と熱フラッシュとを併用した場合
は、エミッター３′の先端は多面体となり、それぞれそ
れらの頂点や稜線から電子を放出するようになってい
る。更に、タングステン単結晶エミッター（１１１）方
位については、エミッター３′として角錐や円錐の突起
を作る方法も既に報告されている。In such a field emission cold cathode 1 ', the tip of the emitter 3' becomes a hemisphere when only the thermal flash is used, and when the electric field and the thermal flash are used together, the tip of the emitter 3 'becomes a polyhedron. , And emit electrons from their vertices and ridges, respectively. Further, regarding the orientation of the tungsten single crystal emitter (111), a method of forming a pyramid or a conical projection as the emitter 3 'has already been reported.
【０００４】針状のエミッター３′に強い電場を印加し
たとき放出される電子の電流Ｊ0と仕事関数φとの間
に、次の関係式が成立している。The following relational expression holds between the current J 0 of electrons emitted when a strong electric field is applied to the needle-shaped emitter 3 ′ and the work function φ.
【０００５】[0005]
【数１】 (Equation 1)
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の電界放出冷陰極１′は、次のような問題がある。 (1) エミッター３′が、Ｚｒ−Ｏ／タングステン単結晶
チップのような熱拡散補給型ではないので、自己修復能
力がない。 (2) １００μＡ以上の大電流が安定してとれない。The conventional field emission cold cathode 1 'has the following problems. (1) Since the emitter 3 'is not of the thermal diffusion supplement type such as a Zr-O / tungsten single crystal chip, there is no self-healing ability. (2) A large current of 100 μA or more cannot be stably obtained.
【０００７】(3) 総電流は１０μＡ程度に固定して使う
のが普通で、総電流を多くすると、見かけ上の電子源の
大きさが大きくなってしまう。 (4) 単結晶タングステン（３１０）方位の仕事関数は定
数なので下げることができない。 (5) エミッター３′は長さ１.２mm前後で、鋭い角度θ
＝６.５゜であるが、熱フラッシュにより先端が太くな
り、初期性能の長期維持が難しい。(3) The total current is usually fixed at about 10 μA. When the total current is increased, the apparent size of the electron source increases. (4) The work function of the single crystal tungsten (310) orientation cannot be reduced because it is a constant. (5) The emitter 3 'is about 1.2mm long and has a sharp angle θ.
= 6.5 °, but the thermal flash makes the tip thicker, making it difficult to maintain the initial performance for a long period of time.
【０００８】(6) エミッター３′の先端半径は使用時１
０００〜２０００オングストロームで半球状のため、タ
ングステン単結晶（３１０）エミッターの場合は目的方
位以外の３〜４方位にも電子を放出してしまう。 (7) 熱処理した電子源半球の表面は、２０ファセット以
上になって細分化されている。(6) The tip radius of the emitter 3 'is 1 when used.
Since it is hemispherical at 2,000 to 2,000 angstroms, a tungsten single crystal (310) emitter emits electrons also in three to four directions other than the target direction. (7) The surface of the heat-treated electron source hemisphere is subdivided into 20 or more facets.
【０００９】(8) エネルギ幅は、０.３ｅＶ程度が限界
でより小さくはできない。 (9) 電界放出熱電極では電子放出角度を２０度程度にで
きるが、電界放出冷電極では電子放出角度を６０度以下
に実用的にはできない。 (10)近軸電流（ノイズキャンセラ−電流）／総電流が、
約１／１０００（Ｖａｃｃ＝１５ｋＶ）と小さい。(8) The energy width is limited to about 0.3 eV and cannot be made smaller. (9) The electron emission angle can be set to about 20 degrees in the field emission hot electrode, but the electron emission angle cannot be practically set to 60 degrees or less in the field emission cold electrode. (10) Paraxial current (noise canceller current) / total current is
It is as small as about 1/1000 (Vacc = 15 kV).
【００１０】(11)引出電圧を低くするために、電極を引
出電極に近づけると、引出電極からの放出ガスのスパッ
タによるノイズが増える。 (12)リモルディングしたエミッターは、熱フラッシュに
耐えることができず、先端半径が小さすぎて放電しやす
い。(11) When the electrode is brought closer to the extraction electrode in order to lower the extraction voltage, noise due to sputtering of gas released from the extraction electrode increases. (12) The remolded emitter cannot withstand thermal flash, and has a tip radius that is too small to easily discharge.
【００１１】(13)寿命は最長３年程度が限界であり、引
出電圧が５.５ｋＶを超えると走査型電子顕微鏡の場
合、像の分解能や輝度が低下する。 (14)超高真空下（５×１０-8Ｐａ以上）でないと作動し
ない。 (15)引出電圧を低く作った、先端半径の小さいエミッタ
ーは引出電極とショートしやすい。(13) The service life is limited to a maximum of about three years. When the extraction voltage exceeds 5.5 kV, the resolution and brightness of an image are reduced in the case of a scanning electron microscope. (14) It does not operate unless it is under an ultra-high vacuum (5 × 10 −8 Pa or more). (15) An emitter with a small tip radius with a low extraction voltage is likely to short-circuit with the extraction electrode.
【００１２】(16)リモルディングしたエミッターは、残
留ガスのスパッタや吸着ガスの拡散のため、エミッショ
ンノイズが多くなり、不安定となる。 (17)アーチ型の加熱フィラメントは、フラッシュ時に熱
勾配が逆転することがある。つまり、エミッター先端が
根元より低温となり、ガス吸着や不純物が濃縮される。(16) The remolded emitter becomes unstable due to increased emission noise due to sputtering of residual gas and diffusion of adsorbed gas. (17) In the case of an arched heating filament, the thermal gradient may be reversed during flashing. That is, the temperature of the tip of the emitter becomes lower than that of the root, and gas adsorption and impurities are concentrated.
【００１３】(18)緻密アルミナ碍子にコバールを銀ロウ
付けする台座は、しばしば銀による汚染が起こる。イオ
ンポンプ素子のチタニウムによる汚染、スポット溶接時
の銅による汚染も起こりやすい。 (19)電界放出冷陰極では熱フラッシュが必須である。 (20)減衰曲線がＳ字形になり４〜５時間後上昇し、減衰
しないエミッターは目的結晶方位に関し不良となってし
まう。(18) The pedestal for brazing Kovar to the dense alumina insulator with silver is often contaminated by silver. Contamination of the ion pump element with titanium and copper during spot welding are also likely to occur. (19) A thermal flash is essential for field emission cold cathodes. (20) The decay curve becomes S-shaped and rises after 4 to 5 hours, and an emitter that does not decay becomes defective with respect to the target crystal orientation.
【００１４】(21)Ｓ／Ｎ曲線の電流量は、２時間後初期
値の１／２程度になる。 (22)熱フラッシュ後の３０分はノイズが多く、急速に放
出電流量が減少する。安定後残留ガスのスパッタにより
ノイズは次第に増加する。 (23)熱フラッシュ時のエミッター先端汚染に対し、配慮
がされていない。 (24)エミッターの先端半径、ファセット、結晶表面純度
の制御は再現性が良くなく歩留まりが６５％程度に過ぎ
ない。(21) The current amount of the S / N curve becomes about 1/2 of the initial value after 2 hours. (22) There is much noise for 30 minutes after the thermal flash, and the emission current decreases rapidly. After the stabilization, the noise gradually increases due to the sputtering of the residual gas. (23) No consideration is given to emitter tip contamination during thermal flashing. (24) Control of the tip radius, facet, and crystal surface purity of the emitter does not have good reproducibility and yield is only about 65%.
【００１５】(25)チップ先端は熱フラッシュ毎に少しず
つ太くなる。その結果、最適引出電圧は次第に高くな
る。 (26)減圧下で運搬しなければエミッターが汚染してしま
う。 (27)エミッター先端のジュール熱による損傷が発生す
る。 (28)超高真空用新材料の利用や工夫が行われておらず、
安易に安価にできると考えられていることが多い。(25) The tip of the chip becomes slightly thicker for each thermal flash. As a result, the optimum extraction voltage gradually increases. (26) Unless transported under reduced pressure, the emitter will be contaminated. (27) Damage due to Joule heat at the tip of the emitter occurs. (28) No new materials for ultra-high vacuum have been used or devised.
It is often thought that it can be done easily and cheaply.
【００１６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、前述の各問題点を効果的に
解決することのできる電界放出冷陰極およびその製造方
法を提供することである。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a field emission cold cathode and a method of manufacturing the same, which can effectively solve the above-mentioned problems. It is.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、請求項１の発明の電界放出冷陰極は、多結晶金属
フィラメントの中央部にエミッターを設け、このエミッ
ターに電界を印加することにより電子を放出させる電界
放出冷陰極において、前記エミッターが、体心立方結晶
金属と、この体心立方結晶金属の上にそれぞれ被覆され
た２つの面心立方結晶金属被覆膜とからなることを特徴
としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a field emission cold cathode having an emitter provided at the center of a polycrystalline metal filament and applying an electric field to the emitter. In the field emission cold cathode which emits electrons according to claim 1, the emitter comprises a body-centered cubic crystal metal and two face-centered cubic crystal metal coating films respectively coated on the body-centered cubic crystal metal. Features.
【００１８】また、請求項２の発明の電界放出冷陰極
は、前記体心立方結晶金属はタングステンまたはモリブ
デンであり、前記２つの面心立方結晶金属被覆膜のうち
１つは金であり、他の１つはイリジウム、白金、アルミ
ニウムおよびニッケルのいずれか１つであることを特徴
としている。Further, in the field emission cold cathode according to the present invention, the body-centered cubic crystal metal is tungsten or molybdenum, and one of the two face-centered cubic crystal metal coating films is gold; The other is characterized by being any one of iridium, platinum, aluminum and nickel.
【００１９】更に、請求項３の発明の電界放出冷陰極の
製造方法は、請求項１または２記載の電界放出冷陰極を
製造する方法であって、前記エミッターの体心立方結晶
金属の上に前記１つの面心立方結晶金属被覆膜を形成
し、更にこの面心立方結晶金属被覆膜に前記他の面心立
方結晶金属被覆膜を形成することにより、三元合金被覆
膜付ナノエミッターを形成することを特徴としている。A third aspect of the present invention is directed to a method of manufacturing a field emission cold cathode according to the first or second aspect, wherein the field emission cold cathode is formed on a body-centered cubic crystal metal of the emitter. Forming the one face-centered cubic crystal metal coating film and further forming the other face-centered cubic crystal metal coating film on the face-centered cubic crystal metal coating film to form a ternary alloy coating film; It is characterized by forming a nanoemitter.
【００２０】更に、請求項４の発明の電界放出冷陰極の
製造方法は、前記体心立方結晶金属にタングステンまた
はモリブデンを用いるとともに、前記２つの面心立方結
晶金属被覆膜のうち１つに金を用い、他の１つにイリジ
ウム、白金、アルミニウムおよびニッケルのいずれか１
つを用いることを特徴としている。Further, in the method of manufacturing a field emission cold cathode according to the present invention, tungsten or molybdenum is used for the body-centered cubic crystal metal, and one of the two face-centered cubic crystal metal coating films is used. Use gold and one of iridium, platinum, aluminum and nickel
It is characterized by using one.
【００２１】[0021]
【作用】このような構成をした本発明の電界放出冷陰極
においては、体心立方結晶金属の上に２つの面心立方結
晶金属被覆膜がそれぞれ被覆されて、三元合金のエミッ
ターが形成される。そして、三元合金被覆膜により体心
立方結晶金属の表面の微量不純物を除去でき、単結晶の
純度が向上する。そして、この純度の向上により、大き
な結晶が作り易くなり、その結果ファセットが安定する
ようになる。In the field emission cold cathode of the present invention having such a structure, two face-centered cubic crystal metal coating films are respectively coated on the body-centered cubic crystal metal to form a ternary alloy emitter. Is done. Then, a trace impurity on the surface of the body-centered cubic crystal metal can be removed by the ternary alloy coating film, and the purity of the single crystal is improved. And, by the improvement of the purity, a large crystal is easily formed, and as a result, the facet becomes stable.
【００２２】また、体心立方結晶金属の表面を２つの面
心立方結晶金属で合金化することにより、電界放出冷陰
極は金属の熱表面拡散による自己修復能力を有するよう
になる。Further, by alloying the surface of the body-centered cubic crystal metal with two face-centered cubic crystal metals, the field emission cold cathode has a self-healing ability due to thermal surface diffusion of the metal.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１は、本発明にかかる電界放出冷
陰極の実施の形態の一例を示す図、図２は図１における
Ｐ部拡大図、図３は図２におけるＱ部拡大図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing an embodiment of a field emission cold cathode according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a part P in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a part Q in FIG.
【００２４】図１および図２に示すように、この例の電
界放出冷陰極１は、モリブデン、ステンレスなどの金属
あるいはセラミックスからなる台座２と、この台座２に
コバールガラス３を介して支持され、金メッキしたコバ
ールまたはニッケル・鉄５２％合金からなる２本の電極
支持棒４と、これらの電極支持棒４の先端に接続された
三元合金被覆膜を施した多結晶タングステンフィラメン
ト５と、この多結晶タングステンフィラメント５の先端
に、エミッタ結晶方位（３１０）またはエミッタ−結晶
方位（１１１）に形成されたエミッタ−６とからなって
いる。台座２への電極支持棒４の取付は、安価なガラス
ロウやＭｏ−Ｍｎ法によるＡｌロウ付け、Ｎｉロウ付
け、Ａｕロウ付けでもよい。As shown in FIGS. 1 and 2, the field emission cold cathode 1 of this embodiment is supported by a pedestal 2 made of a metal such as molybdenum or stainless steel or ceramics, and supported by the pedestal 2 via a Kovar glass 3. Two electrode support rods 4 made of gold-plated Kovar or nickel-iron 52% alloy, a polycrystalline tungsten filament 5 coated with a ternary alloy coating film connected to the tips of the electrode support rods 4, and At the tip of the polycrystalline tungsten filament 5, there is an emitter crystal orientation (310) or an emitter-6 formed in an emitter-crystal orientation (111). The electrode support bar 4 may be attached to the pedestal 2 by inexpensive glass brazing or by Al-, Ni-, or Au-brazing by the Mo-Mn method.
【００２５】多結晶タングステンフィラメント５は、金
属被膜の保護のため、温度勾配が大きく逆転しないよう
にＶ字形に形成されている。また、フィラメント５が合
金化され、（＋−０）電界蒸発が行われるようになって
いる。The polycrystalline tungsten filament 5 is formed in a V-shape in order to protect the metal film, so that the temperature gradient does not greatly reverse. In addition, the filament 5 is alloyed, and (+ -0) electric field evaporation is performed.
【００２６】本発明のエミッター６は、体心立方結晶
（以下、ｂｂｃともいう）金属（例えば、Ｗ,Ｍｏ）の
表面に２つの面心立方結晶（以下、ｆｃｃともいう）金
属（例えば、Ａｕ,Ｐｔ,Ａｌ,Ｎｉ,Ｐｄ）被覆膜が重ね
合わされて三元合金として構成されている。このように
ｂｃｃ金属の表面に２つのｆｃｃ金属被覆膜が形成され
ると、通常ｂｂｃの１００面の上にはｆｃｃの１１１面
が重なるので、作図すると、図４に示すようになる。こ
の図４に基づいて、電子放出の程度を明暗で表すと、表
１のようになることが判明した。The emitter 6 of the present invention comprises a body-centered cubic crystal (hereinafter, also referred to as bbc) metal (for example, W, Mo) and two face-centered cubic crystals (hereinafter, also referred to as fcc) metal (for example, Au). , Pt, Al, Ni, Pd) coating films are superposed to form a ternary alloy. When two fcc metal coating films are formed on the surface of the bcc metal in this manner, the 111 surface of the fcc usually overlaps the 100 surface of the bbc, so that the drawing is as shown in FIG. Based on FIG. 4, it was found that the degree of electron emission is shown in Table 1 when expressed by light and dark.
【００２７】[0027]
【表１】 [Table 1]
【００２８】表１に示すように、方位〈３１０〉と方位
〈１１１〉とで、明となり電子放出の程度が高く、この
方位のエミッター６が使用可能となることが判明した。As shown in Table 1, it was found that the direction <310> and the direction <111> were bright and the degree of electron emission was high, so that the emitter 6 in this direction could be used.
【００２９】ｂｃｃおよびｆｃｃの各金属を具体的に選
択して形成したエミッター６について説明する。図３に
拡大かつ詳細に示すように、エミッタ−６は、ｂｃｃ金
属純度９９.９９９％以上のタングステン単結晶（３１
０）またはｂｃｃ金属純度９９.９９９％以上のタング
ステン単結晶（１１１）からなる基盤エミッタ−７と、
この基盤エミッタ−７の表面に蒸着により形成された、
ｆｃｃ金属被覆膜である９９.９％以上の純金薄膜８
と、この純金薄膜８の表面に蒸着により形成された、ｆ
ｃｃ金属被覆膜９９.９％以上の純アルミニウム薄膜９
と、基盤エミッタ−７の先端面に真空中加熱溶解により
形成された、タングステン・金・アルミニウム三元合金
被覆膜１０と、この三元合金被覆膜１０の先端に加熱強
電界処理で形成され、エミッタ結晶方位（３１０）また
はエミッタ−結晶方位（１１１）に延びた三元合金被覆
膜付ナノエミッタ−１１とから構成されている。その場
合、純金被膜８および純アルミニウム薄膜９の加熱強電
界処理により、結晶が基盤エミッタ−７の表面をはい上
がってくるようにして進み、三元合金被覆膜付ナノエミ
ッタ−１１が形成される。The emitter 6 formed by specifically selecting each of the metals bcc and fcc will be described. As shown in detail and in detail in FIG. 3, the emitter-6 is made of a tungsten single crystal (31) having a bcc metal purity of 99.999% or more.
0) or a base emitter-7 made of tungsten single crystal (111) having a bcc metal purity of 99.999% or more;
Formed on the surface of the substrate emitter 7 by vapor deposition;
Pure gold thin film of 99.9% or more which is an fcc metal coating film 8
And f formed on the surface of the pure gold thin film 8 by vapor deposition.
Pure aluminum thin film 9 of 99.9% or more cc metal coating film 9
And a tungsten-gold-aluminum ternary alloy coating film 10 formed on the tip end surface of the base emitter 7 by heating and melting in vacuum, and a heating strong electric field treatment formed on the tip end of the ternary alloy coating film 10 And a ternary alloy-coated nanoemitter 11 extending in the emitter crystal orientation (310) or the emitter-crystal orientation (111). In this case, by heating the pure gold film 8 and the pure aluminum thin film 9 by a strong electric field treatment, the crystal proceeds so as to rise above the surface of the base emitter 7 to form a nano-emitter 11 with a ternary alloy coating film. You.
【００３０】タングステン単結晶（１１１）からなる基
盤エミッタ−７は、先端半径が２μｍ以下に設定される
のが望ましい。その理由は、あまり大きくなると、三元
合金被覆膜付ナノエミッター１１の作成が困難になるか
らである。この例では、三元合金被覆膜付ナノエミッタ
ー１１の底面の直径は１００オングストロームφとなっ
ているとともに、高さが５０オングストロームとなって
おり、この三元合金被覆膜付ナノエミッター１１はトン
ネル電子の放出部となる。It is desirable that the base emitter 7 made of tungsten single crystal (111) has a tip radius set to 2 μm or less. The reason is that if the size is too large, it becomes difficult to form the nanoemitter 11 with a ternary alloy coating film. In this example, the diameter of the bottom surface of the nano-emitter 11 with a ternary alloy coating film is 100 angstroms φ, and the height is 50 angstroms. It becomes an emission part of tunnel electrons.
【００３１】タングステンエミッタ−結晶方位＜３１０
＞の場合、加熱強電界の下で９９.９％以上の純アルミ
ニウム薄膜９はタングステン（１００）ファセットの縮
小とタングステン中の不純物の除去に寄与し、酸化後に
は仕事関数（φ）が小さくなるので安定した電子放出部
を形成するようになる。Tungsten emitter-crystal orientation <310
In the case of>, the pure aluminum thin film 9 of 99.9% or more under a strong heating electric field contributes to the reduction of the tungsten (100) facet and the removal of impurities in the tungsten, and the work function (φ) decreases after oxidation. Therefore, a stable electron emission portion is formed.
【００３２】また、９９.９％以上の純金薄膜８は、ア
ルミニウムを介してタングステンと合金を作ってエミッ
タ−結晶方位＜３１０＞に付着し、その表面張力を下げ
て、安定した三元合金被覆膜付ナノエミッター１１を形
成するようになる。その場合、９９.９％以上の純金薄
膜８は、タングステンのゲッター効果をなくし、コバー
ルまたはニッケル・鉄５２％合金ステムからの表面ガス
拡散を阻止する働きがあり、安定した大電流・高輝度冷
陰極電界放出電子銃のエミッターを作るために必須とな
っている。The pure gold thin film 8 of 99.9% or more forms an alloy with tungsten via aluminum, adheres to the emitter-crystal orientation <310>, lowers its surface tension, and provides a stable ternary alloy coating. The nano-emitter 11 with a covering film is formed. In this case, the pure gold thin film 8 of 99.9% or more has a function of eliminating the getter effect of tungsten, preventing surface gas diffusion from the Kovar or nickel-iron 52% alloy stem, and providing a stable large current and high brightness cooling. It is indispensable to make the emitter of the cathode field emission electron gun.
【００３３】一方、タングステンエミッタ−結晶方位＜
１１１＞の場合、加熱強電界の下で９９.９％以上の純
アルミニウム薄膜９はタングステン（１１１）ファセッ
トの形成とタングステン中の不純物の除去に寄与し、酸
化後には仕事関数（φ）が小さくなるので安定した電子
放出部を形成するようになる。On the other hand, tungsten emitter-crystal orientation <
111>, the pure aluminum thin film 9 of 99.9% or more under a strong heating electric field contributes to the formation of the tungsten (111) facet and the removal of impurities in the tungsten, and has a small work function (φ) after oxidation. Therefore, a stable electron emission portion is formed.
【００３４】また、９９.９％以上の純金薄膜８は、ア
ルミニウムを介してタングステンと合金を作ってエミッ
タ−結晶方位＜１１１＞に付着し、その表面張力を下げ
て、安定した三元合金被覆膜付ナノエミッター１１を形
成するようになる。The pure gold thin film 8 of 99.9% or more forms an alloy with tungsten through aluminum, adheres to the crystal orientation <111> of the emitter, lowers its surface tension, and provides a stable ternary alloy coating. The nano-emitter 11 with a covering film is formed.
【００３５】タングステン・金・アルミニウム三元合金
被覆膜１０は、スパッターによる凹凸およびガス吸着に
よる汚れをそれぞれ除去するために行うフラッシュによ
って失われる基盤エミッタ−７先端の金属を熱拡散によ
り補給するように機能している。The tungsten / gold / aluminum ternary alloy coating film 10 replenishes the metal at the tip of the base emitter 7 by thermal diffusion, which is lost by flashing for removing irregularities due to sputtering and dirt due to gas adsorption. Functioning.
【００３６】次に、このエミッタ−６を製造する方法に
ついて説明する。まず、１２００℃〜１４００℃の予備
加熱処理で、タングステン・金・アルミニウムの三元合
金を作る。このように三元合金を作る理由は、多結晶タ
ングステンフィラメントのガス吸着および表面ガス拡散
を減少させるためには金が最も適しているが、タングス
テンが金と合金を作らないことおよび金の融点１０６３
℃が加熱したい温度に比べて低いので、金のみでは安定
して使用できないからである。そこで、安定して使用で
きる状態にするために、タングステンや金と合金を作る
金属を添加する必要がある。添加する金属としては、タ
ングステンと高融点の合金を作りかつガスを吸着し難い
性質のある金属で安価なものから選択するようにしてい
る。この例では、タングステン単結晶（３１０）のエミ
ッタ−の場合は、純金の外に添加する金属として純アル
ミニウムが用いられている。純アルミニウム以外の金属
としては、イリジウム、白金黒、純白金およびニッケル
などの前述の役目を担えるが、仕事関数（φ）が小さく
酸化物が安定なもので、開放管として使用可能なもの
は、アルミニウム、イリジウム、白金黒、純白金であ
り、特にアルミニウムが最適である。また、タングステ
ン単結晶（１１１）のエミッターの場合は、前述のタン
グステン単結晶（３１０）の場合と同様に純金の外に添
加する金属として純アルミニウムが用いられている。純
アルミニウム以外の金属としては、イリジウム、ニッケ
ルなども使用でき、あまり制限がなく、容易に作成でき
る。Next, a method of manufacturing the emitter 6 will be described. First, a ternary alloy of tungsten, gold, and aluminum is prepared by a preliminary heating process at 1200 ° C. to 1400 ° C. The reason for making a ternary alloy in this way is that gold is most suitable for reducing gas adsorption and surface gas diffusion of polycrystalline tungsten filaments, but that tungsten does not alloy with gold and the melting point of gold is 1063.
This is because the temperature of ℃ is lower than the temperature to be heated, so that gold alone cannot be used stably. Therefore, it is necessary to add a metal which forms an alloy with tungsten or gold in order to stably use the metal. As a metal to be added, an alloy having a high melting point with tungsten and having a property of hardly adsorbing gas is selected from inexpensive metals. In this example, in the case of a tungsten single crystal (310) emitter, pure aluminum is used as a metal to be added in addition to pure gold. Metals other than pure aluminum, such as iridium, platinum black, pure platinum, and nickel, can play the above-mentioned role. Aluminum, iridium, platinum black, and pure platinum are preferred, with aluminum being the most suitable. In the case of a tungsten single crystal (111) emitter, pure aluminum is used as a metal to be added in addition to pure gold as in the case of the tungsten single crystal (310). As a metal other than pure aluminum, iridium, nickel, and the like can be used, and there is no particular limitation, and the metal can be easily formed.
【００３７】そして、強電界の下、数秒の加熱冷却を繰
り返し、余分な金とアルミニウムとを蒸発させる。この
とき、先端半径が急速に増大する。また、電界を一定の
値から段階的に強めたりまたは弱めたりすることにより
目的方位の突起の成長を促すようにする。電界を一定の
値から段階的に強める場合は、タングステン単結晶（３
１０）の突起が成長すると、タングステン単結晶（１１
１）の突起は衰退していき、最後には消滅する。目的方
位のこの突起の成長につれて、引出電位は次第に低下し
て１ｋＶ以下でも電子を放出するようになる。条件が適
切でないと多方向に電子が放出されるようになるので、
条件設定は高精度で行うようにする。Then, heating and cooling for several seconds are repeated under a strong electric field to evaporate excess gold and aluminum. At this time, the tip radius rapidly increases. Further, the growth of the projection in the target direction is promoted by gradually increasing or decreasing the electric field from a certain value. When the electric field is increased stepwise from a certain value, a tungsten single crystal (3
When the protrusion of (10) grows, the tungsten single crystal (11)
The projections of 1) gradually decline and eventually disappear. With the growth of the projection in the target orientation, the extraction potential gradually decreases to emit electrons even at 1 kV or less. If the conditions are not appropriate, electrons will be emitted in multiple directions,
The conditions are set with high accuracy.
【００３８】エミッター６は、長さがより短く角度が鋭
いものがよく、長さが０.６〜１.２mmで角度θ５.０〜
１５.０゜程度のものが長寿命であり、望ましい。ま
た、先端半径が２μｍまでの範囲で太くてもよいが、こ
のエミッターの場合は先端半径よりその頂角とその高さ
とにより、エミッタ性能すなわち引出電圧、取出角度、
輝度、エネルギ幅等の性能が決定される。The emitter 6 preferably has a shorter length and a sharper angle. The emitter 6 has a length of 0.6 to 1.2 mm and an angle θ of 5.0.
Those having a length of about 15.0 ° have a long life and are desirable. Further, the tip radius may be as thick as 2 μm, but in the case of this emitter, the emitter performance, that is, the extraction voltage, the extraction angle,
Performance such as brightness and energy width is determined.
【００３９】このように形成された電界放出冷陰極１に
よれば、従来の熱陰極電界放出電子銃と同等あるいはそ
れ以上の大きな線放出電流がとれるようになる。この大
きな線放出電流は図５に示すように６ｃｍ離れたガラス
が解ける程度の大きさとなっており、顕微鏡用電子銃と
してはそのような大電流・高輝度は必要ではないが、顕
微鏡用電子銃として十分に機能を発揮できるものとな
る。According to the field emission cold cathode 1 thus formed, a large line emission current equal to or larger than that of the conventional hot cathode field emission electron gun can be obtained. This large line emission current is large enough to melt glass 6 cm away as shown in FIG. 5, and such a large current and high brightness are not necessary for an electron gun for a microscope. Function can be fully exhibited.
【００４０】また、タングステンの表面を合金化するこ
とにより、電界放出冷陰極は金属の熱表面拡散による自
己修復能力を有するようになる。更に、低加速電圧時は
総放出電流を多く、高加速時には総放出電流を少なくす
ることにより、総放出電流の適正範囲で電子源が小さく
なるので、プローブ性能が向上するようになる。Further, by alloying the surface of tungsten, the field emission cold cathode has a self-healing ability due to thermal surface diffusion of metal. Furthermore, by reducing the total emission current at a low acceleration voltage and decreasing the total emission current at a high acceleration, the electron source is reduced in an appropriate range of the total emission current, so that the probe performance is improved.
【００４１】更に、低仕事関数金属被覆膜により、仕事
関数がタングステン単結晶（３１０）の仕事関数より低
くなる。更に、タングステン単結晶（３１０）の中心１
ファセットを利用することになり、従来法の１／２０以
下の大きさとなった。更に、同一輝度であれば、比抵
抗、電気伝導率、熱伝導率を改良することにより、エネ
ルギ幅を０.３ｅＶ以下にできる。Further, due to the low work function metal coating film, the work function is lower than that of the tungsten single crystal (310). Further, the center 1 of the tungsten single crystal (310)
Since facets are used, the size is reduced to 1/20 or less of the conventional method. Furthermore, if the luminance is the same, the energy width can be reduced to 0.3 eV or less by improving the specific resistance, electric conductivity, and thermal conductivity.
【００４２】更に、三元合金被膜はタングステンの表面
のごみをきれいにする役目を有しているので、単結晶の
純度が向上する。この純度の向上により、大きな結晶を
作り易くするので、ファセットを安定させることができ
る。なお、合金を作ると加熱しても金属はタングステン
の表面に残るようになる。例えば、アルミニウムおよび
白金黒は単原子層ないし数原子層程度残る。Further, since the ternary alloy film has a function of cleaning dust on the surface of tungsten, the purity of the single crystal is improved. This improvement in purity makes it easier to form a large crystal, so that the facet can be stabilized. When an alloy is formed, the metal remains on the surface of tungsten even when heated. For example, aluminum and platinum black remain in a monoatomic layer or several atomic layers.
【００４３】更に、タングステン単結晶エミッター（１
１１）は、透過型電子顕微鏡・電子描画装置のような大
電流型（照明・分析・露光用）に、タングステン単結晶
エミッター（３１０）は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）・ウ
ェハープロセス検査用走査電子顕微鏡のような高輝度型
（プローブ用）に仕立てることにより、それぞれ応用範
囲の広い理想的な電子線源になる。Further, a tungsten single crystal emitter (1
11) is a high current type (for illumination, analysis and exposure) such as a transmission electron microscope and an electron drawing apparatus, and a tungsten single crystal emitter (310) is a scanning electron microscope (SEM) and a scanning electron microscope for wafer process inspection. By designing a high-brightness type (for probe) like this, it becomes an ideal electron beam source with a wide range of applications.
【００４４】更に、エミッター６は、コヒ−レントな電
子線源となり、電子放出角度が１度以下に設定されるよ
うになるとともに、近軸電流（ノイズキャンセラ−電
流）／総電流が１／１５０以上（Ａｃｃ＝１.０ｋＶ）
に設定されるようになる。Further, the emitter 6 becomes a coherent electron beam source, the electron emission angle is set to 1 degree or less, and the paraxial current (noise canceller current) / total current is 1/150 or more. (Acc = 1.0 kV)
Will be set to.
【００４５】更に、エミッター６においては、仕事関数
（φ）と先端形状制御とにより、電極が１０mm程度離さ
れるようになるとともに、低温電界脱離法と高温電界蒸
発法とにより、エミッター６が熱フラッシュに耐えられ
るようになる。更に、エミッター６は、その寿命が１０
年以上の半永久のものとなる。Further, in the emitter 6, the electrode is separated by about 10 mm by the work function (φ) and the control of the tip shape, and the emitter 6 is heated by the low temperature electric field desorption method and the high temperature electric field evaporation method. Be able to withstand flash. Furthermore, the emitter 6 has a lifetime of 10
It is semi-permanent for more than a year.
【００４６】更に、エミッター６は合金化することによ
り、タングステンの清浄表面のガス吸着能力が低減され
るようになる。更に、引出電極のガス放出量が改善され
ることにより、引出電極とエミッターとの間の最適距離
が設定されるようになる。Further, by forming the emitter 6 into an alloy, the gas adsorbing ability of the clean surface of tungsten can be reduced. Further, by improving the amount of gas emitted from the extraction electrode, the optimum distance between the extraction electrode and the emitter can be set.
【００４７】更に、エミッターのガス吸着が１／１０〜
１／５０になることにより、エミッションノイズが大幅
に低減するようになる。更に、金属被覆膜により、エミ
ッター６が保護されて汚染金属が阻止されるため、品質
が安定するようになるとともに、歩留まりが向上するよ
うになる。Further, the gas adsorption of the emitter is 1/10
By making it 1/50, emission noise is greatly reduced. Further, the metal coating film protects the emitter 6 and prevents contaminant metals, so that the quality is stabilized and the yield is improved.
【００４８】更に、このエミッター６では、電界脱離、
電界蒸発により、瞬時に熱フラッシュと同じ効果が得ら
れるようになる。更に、減衰曲線が、次第に伸びＳから
∫になり、更に｜となり、初期はほとんど減少しないで
むしろ増加傾向にあるが、１〜２時間後にはわずかずつ
減衰し始めるようになる。Further, in this emitter 6, electric field desorption,
Field evaporation instantaneously has the same effect as a thermal flash. Furthermore, the decay curve gradually increases from S to ∫ and further to │. At the initial stage, the curve hardly decreases, but rather increases, but gradually begins to decay after 1-2 hours.
【００４９】更に、Ｓ／Ｎ曲線が、２時間後に初期値の
１０％減程度に抑えられるようになり、ノイズが０.５
％以下に持続されるとともに、ドリフトが従来法の１／
１０程度になる。Further, the S / N curve can be suppressed to about 10% of the initial value after 2 hours, and the noise is reduced to 0.5%.
% And the drift is 1 /
It will be about 10.
【００５０】更に、フィールドエミッション顕微鏡（Ｆ
ＥＭ）の観察から総電流と近軸電流との比の改善を目安
にして改善することにより、ファセットや突起の制御が
可能となる。Further, a field emission microscope (F
From the observation of EM), it is possible to control facets and protrusions by improving the ratio based on the improvement of the ratio between the total current and the paraxial current.
【００５１】更に、タングステン単結晶（３１０）以外
のファセットから原子を移動させることにより、先端形
状が維持されるようになる。その場合、電界を放出させ
る引出電圧は１.０〜４.０ｋＶで使用される。Further, by moving atoms from facets other than the tungsten single crystal (310), the tip shape can be maintained. In that case, the extraction voltage for emitting the electric field is used at 1.0 to 4.0 kV.
【００５２】更に、貴金属被覆膜付台座２でエミッター
６の先端が保護され、大気圧下で扱えるようになった。
更に、電気伝導性のよい金属被覆膜で構成することによ
り、ジュール熱の発生が少なくなり、エミッター先端の
温度上昇が抑えられるようになる。Further, the tip of the emitter 6 is protected by the pedestal 2 with the noble metal coating film, and can be handled under the atmospheric pressure.
Furthermore, by using a metal coating film having good electrical conductivity, the generation of Joule heat is reduced, and the temperature rise at the tip of the emitter can be suppressed.
【００５３】[0053]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電界放出冷陰極およびその製造方法によれば、体心立
方結晶金属の上に２つの面心立方結晶金属被覆膜をそれ
ぞれ被覆して三元合金のエミッターを形成しているの
で、三元合金被覆膜により体心立方結晶金属の表面の不
純物やごみをきれいにでき、単結晶の純度を向上でき
る。そして、この純度の向上により、大きな結晶を作り
易くなり、その結果ファセットを安定させることができ
る。As is apparent from the above description, according to the field emission cold cathode of the present invention and the method of manufacturing the same, two face-centered cubic crystal metal coating films are respectively coated on the body-centered cubic crystal metal. Since the ternary alloy emitter is formed, impurities and dust on the surface of the body-centered cubic crystal metal can be cleaned by the ternary alloy coating film, and the purity of the single crystal can be improved. And, by the improvement of the purity, a large crystal can be easily formed, and as a result, the facet can be stabilized.
【００５４】また、体心立方結晶金属としてタングステ
ン単結晶（１１１）を用いて本発明のエミッターを形成
し、このエミッターを透過型電子顕微鏡・電子描画装置
のような大電流型（照明・分析・露光用）に仕立てるこ
とにより、応用範囲の広い理想的な電子線源を得ること
ができる。また、タングステン単結晶（３１０）を用い
て本発明のエミッターを形成し、このエミッターを走査
電子顕微鏡（ＳＥＭ）・ウェハープロセス検査用走査電
子顕微鏡のような高輝度型（プローブ用）に仕立てるこ
とにより、応用範囲の広い理想的な電子線源を得ること
ができる。Further, the emitter of the present invention is formed using tungsten single crystal (111) as a body-centered cubic crystal metal, and this emitter is used as a large current type (illumination / analysis / (For exposure), an ideal electron beam source having a wide range of applications can be obtained. In addition, the emitter of the present invention is formed by using a tungsten single crystal (310), and this emitter is formed into a high-brightness type (for a probe) such as a scanning electron microscope (SEM) or a scanning electron microscope for wafer process inspection. Thus, an ideal electron beam source having a wide range of applications can be obtained.
【００５５】更に、体心立方結晶金属の表面を２つの面
心立方結晶金属で合金化することにより、電界放出冷陰
極に金属の熱表面拡散による自己修復能力を持たすこと
ができる。特に、体心立方結晶金属にタングステンを用
い、２つの面心立方結晶金属に金とアルミニウムとを用
いることにより、自己修復能力をより一層確実に持たす
ことができる。また、アルミニウムを用いることによ
り、比較的低融点の金を用いても、融点を純金以上に高
くすることができ、タングステンと金とを確実に組み合
わせることができるようになる。しかも、アルミニウム
が単結晶の方位〈１００〉のファセットを縮小し、つぶ
すことができるので、最も理想的な方位〈３１０〉の突
起を用いることが可能となる。Further, by alloying the surface of the body-centered cubic crystal metal with two face-centered cubic crystal metals, the field emission cold cathode can have a self-healing ability by the thermal surface diffusion of the metal. In particular, by using tungsten as the body-centered cubic crystal metal and using gold and aluminum as the two face-centered cubic crystal metals, the self-healing ability can be more reliably provided. In addition, by using aluminum, the melting point can be made higher than that of pure gold even if gold having a relatively low melting point is used, and tungsten and gold can be reliably combined. In addition, since aluminum can reduce and crush the facet of the orientation <100> of the single crystal, it is possible to use the most ideal projection of the orientation <310>.
【００５６】更に、低加速電圧時は総放出電流を多く、
高加速時には総放出電流を少なくすることにより、総放
出電流の適正範囲内で電子源を小さくできるので、プロ
ーブ性能を向上できる。Further, at a low acceleration voltage, the total emission current is large,
By reducing the total emission current during high acceleration, the electron source can be made smaller within an appropriate range of the total emission current, so that the probe performance can be improved.
【００５７】更に、面心立方結晶金属のうち、低仕事関
数金属の被覆膜を形成することにより、仕事関数を体心
立方結晶金属に最も適切なタングステン単結晶（３１
０）の仕事関数より低くできるとともに、タングステン
単結晶（３１０）の中心１ファセットを利用することに
なり、エミッターを所定以下の大きさにできる。Further, by forming a coating film of a low work function metal among face-centered cubic crystal metals, the work function can be adjusted to a tungsten single crystal (31) most suitable for a body-centered cubic crystal metal.
The work function can be made lower than the work function of (0), and the center one facet of the tungsten single crystal (310) is used, so that the emitter can be made smaller than a predetermined size.
【００５８】更に、同一輝度であれば、比抵抗、電気伝
導率、熱伝導率を改良することにより、エネルギ幅を大
幅に小さくできる。更に、エミッターはコヒ−レントな
電子線源となり、電子放出角度をより小さくすることが
可能となる。Further, if the luminance is the same, the energy width can be significantly reduced by improving the specific resistance, electric conductivity, and thermal conductivity. Further, the emitter becomes a coherent electron beam source, and the electron emission angle can be further reduced.
【００５９】更に、近軸電流（ノイズキャンセラ−電
流）／総電流の値をより大きくすることができる。更
に、仕事関数（φ）と先端形状制御とにより、電界放出
冷陰極は電極を所定距離離すことができるようになる。Further, the value of paraxial current (noise canceller current) / total current can be further increased. Further, by controlling the work function (φ) and the tip shape, the field emission cold cathode can separate the electrode by a predetermined distance.
【００６０】更に、低温電界蒸発法と高温電界蒸発法と
を用いることにより、熱フラッシュに耐えるエミッター
を得ることができるようになる。更に、エミッターの寿
命を半永久（１０年以上）とすることができる。更に、
エミッターを合金化することにより、タングステン等の
体心立方結晶金属の清浄表面のガス吸着能力を低減させ
ることができる。Further, by using the low-temperature field evaporation method and the high-temperature field evaporation method, it becomes possible to obtain an emitter that can withstand a thermal flash. Further, the lifetime of the emitter can be made semi-permanent (10 years or more). Furthermore,
By alloying the emitter, the gas adsorption capacity of a clean surface of a body-centered cubic crystal metal such as tungsten can be reduced.
【００６１】更に、引出電極のガス放出量を改善するこ
とにより、引出電極とエミッターとの間の最適距離を設
定することができるようになる。更に、エミッターのガ
ス吸着が低減することになり、エミッションノイズを大
幅に減らすことができる。Further, by improving the amount of gas released from the extraction electrode, the optimum distance between the extraction electrode and the emitter can be set. Further, the gas adsorption of the emitter is reduced, and the emission noise can be significantly reduced.
【００６２】更に、金属被覆膜によりエミッターが保護
されて汚染金属を阻止するため、品質の安定および歩留
まりの向上をもたらすことができる。更に、電界脱離、
電界蒸発により、瞬時に熱フラッシュと同じ効果が得ら
れる。 更に、Ｓ／Ｎ曲線を、所定時間経過後に初期値
の所定割合に抑えることができるようになる。Further, since the emitter is protected by the metal coating film to prevent the contaminant metal, the quality can be stabilized and the yield can be improved. In addition, electric field desorption,
Electric field evaporation has the same effect as a thermal flash instantly. Further, the S / N curve can be suppressed to a predetermined ratio of the initial value after a predetermined time has elapsed.
【００６３】更に、ノイズを所定位置以下に持続するこ
とができるとともに、ドリフトを小さくすることができ
る。更に、フィールドエミッション顕微鏡（ＦＥＭ）の
観察から総電流と近軸電流との比の改善を目安にして改
善することにより、ファセットや突起の制御が可能とな
る。Further, the noise can be kept below a predetermined position, and the drift can be reduced. Furthermore, by observing with a field emission microscope (FEM) and improving the ratio of the total current to the paraxial current as a guide, it is possible to control facets and protrusions.
【００６４】更に、貴金属被覆膜付台座でエミッター先
端を保護しているので、大気圧下で扱うことができるよ
うになる。更に、電気伝導性のよい金属被覆膜で構成す
ることにより、ジュール熱の発生を少なくできるので、
エミッター先端の温度上昇を抑えることができる。Further, since the tip of the emitter is protected by the base with the noble metal coating film, it can be handled under the atmospheric pressure. Furthermore, by forming a metal coating film having good electric conductivity, generation of Joule heat can be reduced.
The temperature rise at the tip of the emitter can be suppressed.
【図１】 図１は、本発明にかかる電界放出冷電極の実
施の形態の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing one example of an embodiment of a field emission cold electrode according to the present invention.
【図２】 図１におけるＰ部の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of a portion P in FIG.
【図３】 図２におけるＱ部の部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of a portion Q in FIG. 2;
【図４】 体心立方結晶金属と面心立方結晶金属被覆膜
との重ね合わせを説明し、（ａ）体心立方結晶金属を示
す図、（ｂ）は面心立方結晶金属被覆膜を示す図、
（ｃ）は体心立方結晶金属と面心立方結晶金属被覆膜と
を重ね合わせた状態を示す図である。FIGS. 4A and 4B illustrate superposition of a body-centered cubic crystal metal and a face-centered cubic crystal metal coating film, and FIG. 4A shows a body-centered cubic crystal metal coating; Figure showing
(C) is a diagram showing a state in which a body-centered cubic crystal metal and a face-centered cubic crystal metal coating film are overlaid.
【図５】 本発明による電界放出冷電極から放出される
線放出電流により、ガラスが解けた状態を示す図であ
る。FIG. 5 is a view showing a state in which glass is melted by a line emission current emitted from a field emission cold electrode according to the present invention.
【図６】 従来の電界放出冷電極の一例を示し、（ａ）
は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＰ′部の部分拡大図
である。FIG. 6 shows an example of a conventional field emission cold electrode, in which (a)
Is a front view, and (b) is a partially enlarged view of a P 'part in (a).
１…電界放出冷陰極、２…台座、３…コバールガラス、
４…電極支持棒、５…多結晶タングステンフィラメン
ト、６…エミッタ−、７…基盤エミッタ−、８…純金薄
膜、９…純アルミニウム薄膜、１０…タングステン・金
・アルミニウム三元合金被覆膜、１１…三元合金被覆膜
付ナノエミッタ−1: Field emission cold cathode, 2: Pedestal, 3: Kovar glass,
4 ... electrode support rod, 5 ... polycrystalline tungsten filament, 6 ... emitter, 7 ... base emitter, 8 ... pure gold thin film, 9 ... pure aluminum thin film, 10 ... tungsten / gold / aluminum ternary alloy coating film, 11 ... Nanoemitter with ternary alloy coating
Claims (4)
ッターを設け、このエミッターに電界を印加することに
より電子を放出させる電界放出冷陰極において、 前記エミッターは、体心立方結晶金属と、この体心立方
結晶金属の上にそれぞれ被覆された２つの面心立方結晶
金属被覆膜とからなることを特徴とする電界放出冷陰
極。1. A field emission cold cathode in which an emitter is provided at the center of a polycrystalline metal filament and electrons are emitted by applying an electric field to the emitter, wherein the emitter comprises a body-centered cubic crystal metal and a body-centered cubic metal. A field emission cold cathode comprising two face-centered cubic crystal metal coating films respectively coated on a cubic crystal metal.
たはモリブデンであり、前記２つの面心立方結晶金属被
覆膜のうち１つは金であり、他の１つはイリジウム、白
金、アルミニウムおよびニッケルのいずれか１つである
ことを特徴とする請求項１記載の電界放出冷陰極。2. The body-centered cubic crystal metal is tungsten or molybdenum, one of the two face-centered cubic crystal metal coatings is gold, and the other is iridium, platinum, aluminum and nickel. 2. The field emission cold cathode according to claim 1, wherein the field emission cold cathode is any one of the following.
を製造する方法であって、 前記エミッターの体心立方結晶金属の上に前記１つの面
心立方結晶金属被覆膜を形成し、更にこの面心立方結晶
金属被覆膜に前記他の面心立方結晶金属被覆膜を形成す
ることにより、三元合金被覆膜付ナノエミッターを形成
することを特徴とする電界放出冷陰極の製造方法。3. The method of manufacturing a field emission cold cathode according to claim 1, wherein the one face-centered cubic crystal metal coating film is formed on a body-centered cubic crystal metal of the emitter. Further, by forming the other face-centered cubic crystal metal coating film on this face-centered cubic crystal metal coating film, a nano-emitter with a ternary alloy coating film is formed. Production method.
たはモリブデンを用いるとともに、前記２つの面心立方
結晶金属被覆膜のうち１つに金を用い、他の１つにイリ
ジウム、白金、アルミニウムおよびニッケルのいずれか
１つを用いることを特徴とする請求項３記載の電界放出
冷陰極の製造方法。4. A method of using tungsten or molybdenum as the body-centered cubic crystal metal, using gold for one of the two face-centered cubic crystal metal coating films, and using iridium, platinum, aluminum and 4. The method according to claim 3, wherein one of nickel is used.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9939198A JPH11297189A (en) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | Field emission cold cathode and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9939198A JPH11297189A (en) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | Field emission cold cathode and its manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11297189A true JPH11297189A (en) | 1999-10-29 |
Family
ID=14246207
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|---|---|---|---|
| JP9939198A Withdrawn JPH11297189A (en) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | Field emission cold cathode and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11297189A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8405294B2 (en) | 2007-12-26 | 2013-03-26 | Stanley Electric Co., Ltd. | Field emission electron source |
-
1998
- 1998-04-10 JP JP9939198A patent/JPH11297189A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8405294B2 (en) | 2007-12-26 | 2013-03-26 | Stanley Electric Co., Ltd. | Field emission electron source |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |