KR100490480B1 - 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 탄소 나노튜브를 이용한 3극관 구조의 전계 방출 소자의 제작에 있어서, 반도체 공정을 이용해 기판에서 탄소 나노튜브를 성장키고, 탄소 나노튜브가 성장된 기판에 절연물질 특히 SOG(Spin on glass)를 도포하여 건조시키며,절연물질이 도포된 탄소 나노튜브를 연마기로 균일한 높이를 갖도록 절단하여 탄소 나노튜브의 높이를 제어하는 방법에 의한 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자 제조방법이 개시된다. 본 발명에 의해 탄소 나노튜브와 기판과의 절연을 가능하게 함으로써 누설전류를 방지하며, 연마공정시 탄소 나노튜브의 손상을 막고, 탄소 나노튜브와 기판과의 밀착성을 유지하고, 전계 방출 측정시 안정성을 향상시킨다. 또한 탄소 나노튜브의 성장시 길이의 제어를 용이하게 하여 균일한 전계 방출 특성을 구현하고 공정의 편의성을 달성한다.

Description

탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING FIELD EMISSION DISPLAY DEVICE USING CARBON NANOTUBES}

본 발명은 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자의 제조방법에 관한 것이다.

전계 방출(field emission)은 전자가 도체 표면에서 진공면으로 터널링(tunneling) 하는 현상으로, 외부에서의 전기장을 인가해 주어야 가능하다. 전계방출을 위해 금속 에미터에 인가 되어야 할 전기장은 3~7×10⁷V/cm 정도로 매우 높으며, 인가되어야 할 전기장을 낮추기 위해서 많은 연구가 이루어졌으며 대체적으로 두가지 방향으로 이루어져 왔다. 첫째는 에미터의 끝을 더욱 뾰족하게 하는 방법이며, 둘째는 에미터의 일함수를 낮추는 방법이다. 첫번째 방법은 에미터의 전계 강화 계수(field enhancement factor)를 증가시킴으로써 에미터 끝에서 전기장의 세기를 한층 증가시키는 방법이며 초기에는 내화금속(refractory metal)을 전기화학적으로 식각하여 에미터로 사용하였다.

탄소 나노튜브는 직경이 수 nm 정도로 종횡비가 매우 크기 때문에 전계 방출 소자로서 유용하며, 탄소 나노튜브에 따라서 약간의 차이가 있으나 탄소 나노튜브의 전계 강화 계수는 약 2,500~10,000정도이다. 또한 탄소 나노튜브는 매우 단단하며 전기 전도성 또한 우수하여 전계방출 어레이로서 지금까지 알려진 가장 이상적인 소재라고 할 수 있다. 극히 가늘고 긴 팁(tip, 튜브 끝의 전자 방출부분)모양을 띠어 전자총으로서 적합하고 최근 실리콘 혹은 유리기판 위에 탄소나노튜브 어레이를 제작하는 기술이 발전하면서 배열의 어려움에 대한 우려도 사라지게 되었다. 아직은 FED에의 응용연구가 시작된 초기단계이므로 탄소나노튜브의 팁구조의 최적화와 수십억개 이상의 튜브들의 배열의 최적화 등이 계속 연구되고 있다.

탄소 나노튜브의 전계 방출 소자로서의 응용은 레이져 증착법으로 합성된 탄소 나노튜브를 접착성 물질과 섞어서 기판에 도포하는 방법을 사용하고 있다. 이러한 방법은 기판위에 무작위로 탄소 나노튜브를 뿌리는 방법으로 단중벽의 탄소 나노튜브를 사용한다.

합성된 단중벽의 탄소 나노튜브를 이용하여 기판에 도포하는 방법에 있어서 균일한 전계 방출은 탄소 나노튜브의 도포의 균일성에 따라 영향을 받게 되며, 이러한 탄소 나노튜브의 도포는 실제적으로 제어가 어려운 단점이 있다. 위치에 따라서 단위 면적당 위치하게 되는 탄소 나노튜브의 수가 달라지게 되며, 이는 전계 방출의 균일성을 떨어뜨리는 요소로 작용하게 된다. 또한 탄소 나노튜브를 접착제와 혼합하여 만들게 되어 이후 전계 방출시 접착제에서 지속적인 탈가스가 이루어지며, 이러한 탈가스는 실제 전계방출 소자의 수명 단축을 야기하게 된다.

또한 탄소 나노튜브의 전계 방출 소자로서의 응용은 화학 기상 증착법을 이용하여 패턴 또는 트랜치구조(Trench structure)에서의 탄소 나노튜브를 성장시키는 방법을 사용하고 있다. 이 방법에서는 각각의 영역으로 나뉘어진 선택적 영역에서 탄소 나노튜브를 합성 시킨후 그 위에 전극을 올린 구조로 기존의 금속팁을 사용하는 3극관 구조의 구조체와 유사한 구조를 갖는다.

화학 기상 증착법을 이용하여 트랜치구조에서 탄소 나노튜브를 선택적으로 성장시키는 방법에 있어서, 탄소 나노튜브의 높은 성장률로 인하여 균일한 높이의 제어를 이루기 위해서는 트랜치구조를 적어도 10um 이상의 깊이로 만들어야 하는 단점이 있으며, 성장된 나노튜브도 균일한 높이로 맞출 수는 없는 단점이 있다. 또한 탄소 나노튜브가 직진성을 가지고 성장하기는 하지만, 각각의 탄소 나노튜브가 독립적으로 직진성을 가지고 성장하는 것이 아니므로, 기판과의 접촉이 생기게 되어 이 후 소자 제작에 있어서 누설전류가 생기게 되는 원인으로 작용하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 탄소 나노튜브를 이용한 3극관 구조의 전계 방출 소자의 제작에 있어서, 탄소 나노튜브에 절연물질을 도포하여 탄소 나노튜브와 기판과의 절연을 가능하게 함으로써 누설전류를 방지하고, 탄소 나노튜브와 기판과의 밀착성을 높인 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 탄소 나노튜브를 이용한 3극관 구조의 전계 방출 소자의 제작에 있어서, 절연물질이 도포된 탄소 나노튜브의 높이를 균일하게 제어하는 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 탄소 나노튜브를 이용한 3극관 구조의 전계 방출 소자의 제작에 있어서, 반도체 공정을 이용해 기판에서 탄소 나노튜브를 성장키고, 탄소 나노튜브가 성장된 기판에 절연물질을 도포하여 건조시키는 방법에 의한 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자 제조방법을 제공한다.

상세하게는 탄소 나노튜브를 이용한 3극관 구조의 전계 방출 소자의 제작에 있어서, 반도체 공정을 이용해 기판에서 탄소 나노튜브를 성장키고, 탄소 나노튜브가 성장된 기판에 SOG를 도포하여 건조시키는 방법에 의한 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자 제조방법을 제공한다.

상기와 같은 다른 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 탄소 나노튜브를 이용한 3극관 구조의 전계 방출 소자의 제작에 있어서, 절연물질이 도포된 탄소 나노튜브의 높이를 연마기로 제어하는 방법에 의한 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자 제조방법을 제공한다.

상세하게는 탄소 나노튜브를 이용한 3극관 구조의 전계 방출 소자의 제작에 있어서, SOG를 도포한 후 연마기로 균일한 높이를 갖도록 절단하여 탄소 나노튜브의 높이를 균일하게 제어하는 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명에 따른 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자의 제조방법에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 3극관 구조를 갖는 전계방출 소자에 탄소 나노튜브의 적용을 위하여, 세부공정으로서,

단계(1): 반도체 공정을 이용하여 기판상에 트랜치 구조가 배열된 구조체 형성 공정;

단계(2): 상기 트랜치 구조내에 탄소 나노튜브를 성장시키는 공정;

단계(3): 절연물질을 탄소 나노튜브가 성장된 기판상에 도포하는 공정;

단계(4): 도포된 절연 물질을 건조시키는 공정; 및

단계(5): 연마기를 이용해 상기 기판의 박막이 노출되도록 상기 절연물질을 평삭하는 공정을 구비한다. 이하에서 상기 각 단계에 대하여 상세히 설명한다.

단계(1)인 기판상에 트랜치 구조가 배열된 구조체 형성 공정은, 기존의 반도체 공정을 이용하여 실리콘 기판에서의 구조체를 구현하는 것으로, 포토리토그라피(Photolithography)공정 및 식각공정을 통하여 실리콘 기판을 식각하기 위한 패턴을 기판위에 형성시킨 뒤 실리콘 기판을 깊이 방향으로 식각하여 이루어진다. 만들어진 트랜치 구조에 탄소 나노튜브 합성을 위한 촉매금속을 증착한 뒤 희생층으로 사용된 감광제를 제거한다.

단계(2)인 트랜치 구조내에 탄소 나노튜브를 성장시키는 공정은, 기존의 반도체 공정을 이용하여 탄소 나노튜브를 기판상에서 합성하는 공정으로 수직 정렬된 탄소 나노튜브를 합성시키는 방법에 의해 이루어진다.

단계(3)인 절연물질을 탄소 나노튜브가 성장된 기판상에 도포하는 공정은, 탄소 나노튜브가 성장된 기판을 고속회전이 가능한 장치 위에서 회전하면서 절연물질을 도포하거나, 탄소 나노튜브가 성장된 기판을 스포이드 등으로 주사하는 방식에 의해 절연물질을 도포하거나, 상기 두가지 공정을 함께 적용하는 방식으로 절연물질을 도포하여 이루어진다.

절연물질로서 MgO, Al₂O₃, SiO₂ 등이 가능하며 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이한 변형을 포함한다.

단계(4)인 도포된 절연 물질을 건조시키는 공정은, 도포된 절연물질을 일정한 온도에서 건조하여 액체상태의 절연물질이 고체화되도록 하여 이루어진다.

단계(5)인 연마기를 이용해 상기 기판의 박막이 노출되도록 상기 절연물질을 평삭하는 공정은, 미세 연마기로 실리콘 기판의 박막이 노출될 때까지 상기한 공정에 의해 도포 및 건조된 절연물질을 제거함으로써 이루어진다. 제거된 절연물질과 함께 불균일한 높이의 탄소 나노튜브가 균일한 상태를 갖게 되며 트랜치 구조의 높이와 같은 높이의 길이를 갖게 된다.

또한 탄소 나노튜브의 전계 방출 효과를 높이기 위하여 식각 용액을 이용하여 표면 식각을 하여 절연물질의 도포층에 묻혀 있던 탄소 나노튜브가 외부로 드러나게 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있으며, 단지 하기 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것이다.

[실시예]

본 실시예에서는 절연물질로서 SOG를 사용하여, 탄소 나노튜브가 성장된 기판을 고속회전이 가능한 장치 위에서 회전하면서 SOG를 도포하고, 도포된 SOG를 일정한 온도를 가하여 건조시킴으로써 탄소 나노튜브의 내부 절연 및 기판과의 밀착성 향상을 시도하였다.

SOG는, 유동성 산화물(Flowable Oxide)이라고도 하며, 유전상수가 3.9 내지 5.0의 범위를 나타낸다. 알코올 계통의 용매(solvent)에 실록세인(silioxanes) 또는 실리케이트(silicates)등이 용해된 상태의 물질로 본 실시예에 있어서는 다우 코닝사에서 판매되는 FOX-16을 사용하였다.

우선 실리콘 기판에서의 구조체 구현 공정으로, 포토리토그래피공정 및 식각공정을 통하여 실리콘 기판을 식각하기 위한 패턴을 기판위에 형성시킨 뒤 실리콘 기판을 깊이 방향으로 식각한다. 만들어진 트랜치 구조에 탄소 나노튜브 합성을 위한 촉매금속을 증착한 뒤 희생층으로 사용된 감광제를 제거한다. 도 1a는 실리콘 기판의 식각공정을 표시한다. 도 1b는 실리콘 기판에 감광제를 착상하는 공정을 표시한다. 도 1c는 트랜치 구조에 탄소 나노튜브 합성을 위한 촉매금속을 증착하고 감광제를 제거하는 공정을 표시한다.

다음으로 기판에서의 기존의 반도체 공정을 이용하여 탄소 나노튜브를 합성하는 공정으로 수직 정렬된 탄소 나노튜브를 합성시킨다. 도 1d는 기판에서의 탄소 나노튜브의 성장 공정을 표시한다.

다음으로 SOG를 탄소 나노튜브가 성장된 기판에 도포하는 공정으로 도 1e는 탄소 나노튜브가 성장된 기판에 절연물질인 SOG가 도포된 공정을 표시한다.

도 3a는 본 실시예에 있어서 SOG 처리된 탄소 나노튜브를 나타내는 SEM사진(5.0kV 12.2mm×1.50k, 30.0um)이며, 도 3b는 본 실시예에 있어서 SOG 처리된 탄소 나노튜브를 나타내는 SEM사진(5.0kV 12.9mm×10.0k, 5.00um)이다.

트랜치 구조내에서 성장된 탄소 나노튜브 위에 SOG를 고속회전이 가능한 장치인 스핀 코터 장치를 이용하여 1000rpm 이상에서 도포하였다. 각각의 회전 속도에 의해 도포된 SOG층의 두께가 달라지게 된다.

회전 속도를 1000rpm 미만에서 SOG를 도포하였다. 회전 속도의 감속에 따라 코팅되는 SOG층은 두껍게 입혀지는 결과를 보인다.

도 5는 회전속도 2000rpm에서 SOG층의 도포 정도를 나타낸 SEM사진(5.0kV 13.0mm×50.0k)이며 도 6은 회전속도 200rpm에서 SOG층의 도포 정도를 나타낸 SEM사진(5.0kV 12.4mm×1.00k)이다.

SOG를 회전하는 스핀 코터 장치를 이용하지 않고 스포이드를 이용하여 일정한 양을 떨어뜨린 후 건조시켰다. 이 경우 기존의 회전을 시킨 경우에 비하여 두껍게 입혀지며 성장된 탄소 나노튜브를 완전하게 덮어 버린다.

회전도포 및 주사도포는 탄소 나노튜브의 길이에 따라 단독 또는 함께 이루어지며, 통상 탄소 나노튜브의 길이가 50um 정도이므로 50um 이상의 두께로 도포되는 공정이 요구되어, 스핀 코터 장치로 2000rpm에서 SOG를 기판에 도포한 후 회전하지 않고 다시 SOG를 기판에 주사하여 도포하고 건조한다.

도 7a는 트랜치 구조에서 성장된 탄소 나노튜브위에 도포된 SOG 층을 나타낸 SEM사진(5.0kV 12.8mm×2.50k, 20.0um)이며 도 7b는 트랜치 구조에서 성장된 탄소 나노튜브위에 도포된 SOG 층을 나타낸 SEM사진(5.0kV 12.6mm×3.00k, 10.0um)이다. 도 7에서와 같은 SOG층이 입혀진 탄소 나노튜브 기판의 결과는 이 후 이루어지는 연마공정에서 균일하게 연마공정이 가능하게 한다.

다음으로 도포된 절연 물질을 건조시키는 공정으로, 도포된 SOG층을 상온에서 부터 300℃까지의 온도에서 가열하여 건조시킨다. 액체상태의 SOG가 온도를 가함에 따라 고체로 되며, 이 후 절연물질로서의 역할을 수행하게 된다.

마지막으로 미세 연마기를 이용해 절연물질이 도포된 탄소 나노튜브의 높이를 제어하는 공정으로 도 1f는 미세 연마기로 탄소 나노튜브가 트랜치 구조의 높이와 같은 높이의 길이를 갖도록 절연물질인 SOG를 제거하는 공정을 표시한다. 건조된 SOG가 도포된 기판을 미세 연마기로 실리콘 기판이 노출될 때까지 도포된 SOG를 제거한다. 제거된 SOG와 함께 불균일한 높이의 탄소 나노튜브는 균일한 상태를 갖게 되며, 트랜치 구조의 높이와 같은 높이의 길이를 갖게 된다. 도 4a는 연마기로 가공된 탄소 나노튜브의 표면을 나타내는 SEM사진(5.0kV 12.2mm×5.00k, 10.0um)이고, 도 4b는 연마기로 가공된 탄소 나노튜브의 표면을 나타내는 SEM사진(5.0kV 13.0mm×80.0k, 500nm)이고, 도 4c는 연마기로 가공된 탄소 나노튜브의 표면을 나타내는 SEM사진(5.0kV 13.0mm×10.0k, 5.00um)이며 도 4d는 연마기로 가공된 탄소 나노튜브의 표면을 나타내는 SEM사진(15.0kV 12.4mm×2.00k, 20.0um)이다.

탄소 나노튜브의 전계 방출 효과를 높이기 위하여 불산 용액을 이용하여 표면 식각을 하게 되면, SOG도포층에 묻혀 있던 탄소 나노튜브가 외부로 드러나게 되며 이러한 노출은 이 후 소자 제작에서 높은 전계 방출 밀도를 나타내도록 할 수 있는 효과를 내게 된다. 도 1g는 불산 용액을 이용하여 표면 식각을 하는 공정을 표시하며 도 1h는 표면식각에 이어 표면산화를 가속화하는 공정을 표시한다.

식각용액으로서 불산을 채택한 것은 SOG가 SiO₂ 의 성분이므로 불산에서의 식각이 용이하기 때문이며, 이에 한정되지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이한 변형을 포함한다.

[비교예]

트랜치 구조에서 성장된 탄소 나노튜브를 이 후 SOG 조건 없이 길이를 제어하는 실험을 수행하였다.

도 2a는 3극관 구조를 위한 실리콘 구조체내에서 절연물질의 처리 없이 합성된 탄소 나노튜브를 나타내는 SEM사진(5.0kV 13.4mm×1.50k, 30.0um)이며, 도 2b는 3극관 구조를 위한 실리콘 구조체내에서 절연물질의 처리 없이 합성된 탄소 나노튜브를 나타내는 SEM사진(5.0kV 12.1mm×3.50k, 10.0um)이다.

성장된 탄소 나노튜브가 도 2a 및 도 2b에서와 같이 균일한 높이를 가지지 못하며 또한 이 경우 합성 시간의 변화에도 불구하고 성장된 탄소 나노튜브의 높이가 트랜치 구조체를 넘는 높이로 성장이 되므로 3극관 구조의 전계 방출 소자로의 응용을 어렵게 만드는 요소로 작용한다.

상기 실시예 및 비교예에서 각각 탄소 나노튜브의 전계 방출 특성을 측정하였다. 도 8은 절연물질 처리가 없는 탄소 나노튜브의 전계 방출 특성 효과를 나타낸 그래프이고 도 9는 SOG가 도포된 탄소 나노튜브의 전계 방출 특성 효과를 나타낸 그래프이다.

측정결과 SOG가 처리된 경우는 안정적인 전계 방출 특성과 낮은 방출 전압을 나타내었으며, 시간에 따른 안정성을 측정할 수 있었다.

본 발명은 탄소 나노튜브를 이용한 3극관 구조의 전계 방출 소자의 제작에 있어서, 탄소 나노튜브에 절연물질을 도포하여 탄소 나노튜브와 기판과의 절연을 가능하게 함으로써 누설전류를 방지하며, 연마공정시 탄소 나노튜브의 손상을 막고, 탄소 나노튜브와 기판과의 밀착성을 유지하고, 전계 방출 측정시 안정성을 향상시킨다.

본 발명은 또한 탄소 나노튜브를 이용한 3극관 구조의 전계 방출 소자의 제작에 있어서, 탄소 나노튜브의 높이를 균일하게 제어함으로써, 탄소 나노튜브의 성장시 길이의 제어를 용이하게 하여 균일한 전계 방출 특성을 구현하고 공정의 편의성을 달성한다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

도 1a는 본 실시예에 있어서 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자의 제작 공정중 실리콘 기판의 식각공정을 나타내는 모식도이다.

도 1b는 본 실시예에 있어서 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자의 제작 공정중 실리콘 기판에 감광제를 착상하는 공정을 나타내는 모식도이다.

도 1c는 본 실시예에 있어서 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자의 제작 공정중 트랜치 구조에 탄소 나노튜브 합성을 위한 촉매금속을 증착하고 감광제를 제거하는 공정을 나타내는 모식도이다.

도 1d는 본 실시예에 있어서 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자의 제작 공정중 기판에서의 탄소 나노튜브의 성장 공정을 나타내는 모식도이다.

도 1e는 본 실시예에 있어서 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자의 제작 공정중 탄소 나노튜브가 성장된 기판에 절연물질인 SOG가 도포된 공정을 나타내는 모식도이다.

도 1f는 본 실시예에 있어서 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자의 제작 공정중 미세 연마기로 탄소 나노튜브가 트랜치 구조의 높이와 같은 높이의 길이를 갖도록 절연물질인 SOG를 제거하는 공정을 나타내는 모식도이다.

도 1g는 본 실시예에 있어서 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자의 제작 공정중 불산 용액을 이용하여 표면 식각을 하는 공정을 나타내는 모식도이다.

도 1h는 본 실시예에 있어서 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자의 제작 공정중 표면산화를 가속화하는 공정을 나타내는 모식도이다.

도 2a는 3극관 구조를 위한 실리콘 구조체내에서 절연물질의 처리 없이 합성된 탄소 나노튜브를 나타내는 SEM사진(5.0kV 13.4mm×1.50k, 30.0um)이다.

도 2b는 3극관 구조를 위한 실리콘 구조체내에서 절연물질의 처리 없이 합성된 탄소 나노튜브를 나타내는 SEM사진(5.0kV 12.1mm×3.50k, 10.0um)이다.

도 3a는 본 실시예에 있어서 SOG 처리된 탄소 나노튜브를 나타내는 SEM사진(5.0kV 12.2mm×1.50k, 30.0um)이다.

도 3b는 본 실시예에 있어서 SOG 처리된 탄소 나노튜브를 나타내는 SEM사진(5.0kV 12.9mm×10.0k, 5.00um)이다.

도 4a는 연마기로 가공된 탄소 나노튜브의 표면을 나타내는 SEM사진(5.0kV 12.2mm×5.00k, 10.0um)이다.

도 4b는 연마기로 가공된 탄소 나노튜브의 표면을 나타내는 SEM사진(5.0kV 13.0mm×80.0k, 500nm)이다.

도 4c는 연마기로 가공된 탄소 나노튜브의 표면을 나타내는 SEM사진(5.0kV 13.0mm×10.0k, 5.00um)이다.

도 4d는 연마기로 가공된 탄소 나노튜브의 표면을 나타내는 SEM사진(15.0kV 12.4mm×2.00k, 20.0um)이다.

도 5는 본 실시예에 있어서 회전속도 2000rpm에서 SOG층의 도포 정도를 나타낸 SEM사진(5.0kV 13.0mm×50.0k)이다.

도 6은 본 실시예에 있어서 회전속도 200rpm에서 SOG층의 도포 정도를 나타낸 SEM사진(5.0kV 12.4mm×1.00k)이다.

도 7a는 트랜치 구조에서 성장된 탄소 나노튜브위에 도포된 SOG 층을 나타낸 SEM사진(5.0kV 12.8mm×2.50k, 20.0um)이다.

도 7b는 트랜치 구조에서 성장된 탄소 나노튜브위에 도포된 SOG 층을 나타낸 SEM사진(5.0kV 12.6mm×3.00k, 10.0um)이다.

도 8은 절연물질 처리가 없는 탄소 나노튜브의 전계 방출 특성 효과를 나타낸 그래프이다.

도 9는 본 실시예에 있어서 SOG가 도포된 탄소 나노튜브의 전계 방출 특성 효과를 나타낸 그래프이다.

Claims (7)

1. 탄소 나노튜브를 이용한 3극관 구조의 전계 방출 소자의 제조방법에 있어서,

   반도체 공정을 이용하여 기판상에 트랜치 구조가 배열된 구조체 형성 단계(S1);

   상기 트랜치 구조내에 탄소 나노튜브를 성장시키는 단계(S2);

   절연물질을 탄소 나노튜브가 성장된 기판상에 도포하는 단계(S3);

   도포된 절연 물질을 건조시키는 단계(S4); 및

   연마기를 이용해 상기 기판의 박막이 노출되도록 상기 절연물질을 평삭하는 단계(S5)를 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 S3단계는 절연물질을 탄소 나노튜브가 성장된 기판에 회전 도포하는 단계(S3-1)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 S3단계는 절연물질을 탄소 나노튜브가 성장된 기판에 주사 도포하는 단계(S3-2)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 S4단계는 상온에서 300℃까지 가열하여 건조시키는 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서

   상기 S5단계는 식각 용액을 이용하여 표면 식각을 하는 단계(S5-1)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 식각용액은 불산 용액인 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자 제조방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 절연물질은 SOG인 것을 특징으로 하는 탄소 나노튜브를 이용한 전계 방출 소자 제조방법.