KR20000004899A - 어니일링된탄소수트전장방출재및그로부터제조된전장방출캐쏘드 - Google Patents

Abstract

어니일링된 탄소 수트는 전장 방출재로서 유용하다. 기판의 표면에 부착된, 어니일링된 탄소 수트로 제조된 전장 방출 캐쏘드도 또한 제공된다. 전장 방출재 및 전장 방출 캐쏘드는 진공 전자 장치, 평판 컴퓨터 및 텔레비젼 디스플레이, 방출 게이트 증폭기, 클라이스트론 및 조명 장치에 유용하다.

Description

어니일링된 탄소 수트 전장 방출재 및 그로부터 제조된 전장 방출 캐쏘드

종종 전장 방출 재료 또는 전장 방출재로서 언급되는 전장 방출 전자 공급원은 다수의 전자 제품, 예를 들면, 진공 전자 장치, 평판 컴퓨터 및 텔레비젼 디스플레이, 방출 게이트 증폭기, 클라이스트론 (klystron) 및 조명 장치에 사용할 수 있다.

디스플레이 스크린은 예를 들면, 가정용 및 상업용 텔레비젼, 휴대용 및 탁상용 컴퓨터 및 옥내 및 옥외 광고 및 정보 표시에 다양하게 사용된다. 평판 디스플레이는 대부분의 텔레비젼 및 탁상용 컴퓨터에서 볼 수 있는 깊은 음극선 튜브 모니터와는 대조적으로 수 인치 두께에 불과하다. 평판 디스플레이는 휴대용 컴퓨터에 필수적일 뿐만 아니라, 다수의 다른 용도에서 중량 및 크기에 있어서의 잇점을 제공한다. 요즘의 휴대용 컴퓨터 평판 디스플레이는 작은 전기 신호를 인가하여 투명 상태로부터 불투명 상태까지 바뀔 수 있는 액정을 사용한다. 휴대용 컴퓨터에 적합한 크기 보다 큰 기기에서 이러한 디스플레이를 재현하는 것은 어렵다.

플라즈마 디스플레이는 액정 디스플레이의 대체 방안으로서 제안되어 왔다. 플라즈마 디스플레이는 전기적으로 하전된 기체의 작은 화소 셀을 사용하여 화상을 생성하며, 작동시키는데는 비교적 큰 전력을 필요로 한다.

전장 방출 전자 공급원, 즉, 전장 방출 재료 또는 전장 방출재, 및 이러한 전장 방출재에 의해 방출된 전자에 의한 충격시에 빛을 방출할 수 있는 인을 사용하는 캐쏘드를 갖는 평판 디스플레이가 제안되어 왔다. 그러한 디스플레이는 통상의 음극선 튜브의 시각적 디스플레이 잇점, 및 다른 평판 디스플레이의 깊이, 중량 및 전력 소비와 관련된 잇점을 제공할 수 있다. 미국 특허 제 4,857,799호 및 동 제 5,015,912호에는 텅스텐, 몰리브데늄 또는 규소로 구성된 마이크로팁을 사용한 매트릭스-접지된 평판 디스플레이가 개시되어 있다. WO 제 94-15352호, WO 제 94-15350호 및 WO 94-28571호에는 캐쏘드가 비교적 편평한 방출 표면을 갖는 평판 디스플레이가 개시되어 있다.

전장 방출은 두 종류의 나노튜브 탄소 구조에서 관찰되어 왔다. 문헌 [L. A. Chernozatonskii et al., Chem. Phys. Letters 233, 63 (1995) 및 Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 359, 99 (1995)]에서 10^-5- 10^-6torr 하에 그래파이트의 전자 증발에 의해 다양한 기판 상에 나노튜브 카본 구조의 필름을 제조하였다. 이러한 필름은 서로 인접해 있는 일련의 튜브형 탄소 분자로 구성된다. 두가지 유형의 튜브형 분자가 형성되는데, A-튜블라이트의 구조는 직경 10 내지 30 ㎚의 필라멘트-다발을 형성하는 단일층 그래파이트형 튜불을 포함하며, B-튜블라이트는 주로 원뿔모양 또는 반구형의 캡을 갖는 직경 10 내지 30 ㎚의 다층 그래파이트형 튜브를 포함한다. 이러한 구조의 표면으로부터 상당한 전장 전자 방출이 일어나며, 그것은 나노치수의 팁에서의 고농도의 전장에 기여한다. 문헌 [B. H. Fishbine et al., Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 359, 93 (1995)]에서는 벅키튜브 (buckytube, 즉, 탄소 나노튜브) 냉 전장 방출재 정렬 캐쏘드의 발달을 지지하는 실험 및 이론을 논의하고 있다.

문헌 [W. A. de Heer & D. Ugarte, Chem. Phys. Letters 207, 480 (1993) 및 D. Ugarte, Carbon 32, 1245 (1994)]에서 탄소 수트의 제조 및 열처리를 논의하고 있다. 풀러렌을 저압 분위기하에 전기 아크법으로 제조된 탄소 증기의 응축에 의해 제조한다. 제조된 풀러렌은 용해성이며, 수트로부터 쉽게 제거된다. 이어서, 수트를 열처리하여, 2000 ℃를 넘는 온도에서 작은 밀폐된 껍질의 입자를 형성시킨다. 이러한 양파형 입자는 2 내지 약 8개의 탄소 기초 평면층으로 구성된 벽을 갖는 중공 다면체 입자이다.

요구되는 것은 디스플레이 패널 및 다른 전자 장치에 유용한 전장 방출 캐쏘드의 용도로 적합한 추가의 및(또는) 개선된 전장 방출 재료이다. 본 발명의 다른 목적 및 잇점은 하기 도 및 본 발명의 상세한 설명을 참조함으로써 당 기술 분야의 숙련인에게 명백할 것이다.

<발명의 요약>

본 발명은 어니일링된 탄소 수트, 즉, 불활성 분위기하에 약 2000 ℃ 이상, 바람직하게는 약 2500 ℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 2850 ℃ 이상의 온도로 가열된 탄소 수트로 이루어진 전장 방출재를 제공한다. 가열하는 동안, 이 온도를 바람직하게는 약 5 분 이상 동안 유지시킨다.

본 발명은 기판의 표면에 부착된 어니일링된 탄소 수트로 이루어진 전장 방출 캐쏘드도 또한 제공한다.

어니일링된 탄소 수트 전장 방출재 및 그로부터 제조된 전장 방출 캐쏘드는 진공 전자 장치, 평판 컴퓨터 및 텔레비젼 디스플레이, 방출 게이트 증폭기, 클라이스트론 및 조명 장치에 유용하다. 디스플레이 패널은 평면 또는 곡면일 수 있다.

본 발명은 일반적으로 전장 방출재로서의 어니일링된 탄소 수트의 용도, 특히 전장 방출 캐쏘드의 제조에 있어서의 그의 용도에 관한 것이다.

도 1은 어니일링된 탄소 수트의 투과 전자 현미경 (TEM) 상이다.

도 2는 "카튼 볼 (cotton ball)" 외관을 나타내는 어니일링되지 않은 탄소 수트의 고해상 전자 현미경 상이다.

도 3은 균일한 외관의 다면체 입자를 나타내는 어니일링된 탄소 수트의 저배율 암시야 투과 전자 현미경 (TEM) 상이다.

도 4는 텅빈 중앙의 공동을 둘러싸고 있는 2 내지 5층의 기초 평면 탄소의 벽으로 구성된 각각의 다면체 입자를 나타내는 어니일링된 탄소 수트의 고해상 전자 현미경 상이다.

도 5는 2500 ℃에서 어니일링 시간을 달리하여 어니일링시킨 탄소 수트 시료 (실시예 2 내지 5)에 대한 전자 방출 결과를 나타내는 플롯이다.

도 6은 2850 ℃에서 어니일링 시간을 달리하여 어니일링시킨 탄소 수트 시료 (실시예 6 내지 9)에 대한 전자 방출 결과를 나타내는 플롯이다.

도 7은 2종의 상이한 어니일링된 탄소 수트 시료 (실시예 10 및 10A)에 대한 전자 방출 결과를 나타내는 플롯이다..

도 8은 파울러-노르트하임 (Fowler-Nordheim) 플롯인 것을 제외하고는, 도 7에서와 동일한 데이터를 나타내는 플롯이다.

도 9는 부착 물질로서 은을 사용한 3종의 어니일링된 탄소 수트 시료 (실시예 11 내지 13)에 대한 전자 방출 결과의 파울러-노르트하임 플롯을 나타낸다.

도 10은 부착 재료로서 금을 사용한 3종의 어니일링된 탄소 수트 시료 (실시예 14 내지 16)에 대한 전자 방출 결과의 파울러-노르트하임 플롯을 나타낸다.

<바람직한 실시태양의 상세한 설명>

본 발명은 신규한 전장 방출재인 어니일링된 탄소 수트 및 기판에 부착된 어니일링된 탄소 수트로 이루어진 전장 방출 캐쏘드를 제공한다.

본 명세서에 사용된 "다이아몬드형 탄소"는 탄소가 적절한 단거리 정렬을 갖는 것을 의미하며, 즉, sp²및 sp³결합의 적절한 조합이 전장 방출 재료에 높은 전류 밀도를 제공할 수도 있음을 의미한다. "단거리 정렬"은 일반적으로는 어느 차원에 있어서나 약 10 ㎚ 미만의 원자의 규칙적인 배치를 의미하다.

탄소 수트는 문헌 [Kratschmer et al., Nature (London) 347, 354 (1990), W. A. de Heer & D. Ugarte, Chem. Phys. Letters 207, 480 (1993) 및 D. Ugarte, Carbon 32, 1245 (1994)]에 기재된 바와 같이 저압 불활성 분위기하에 전기 아크법으로 제조된 탄소 증기를 응축하여 제조할 수 있다.

본 발명의 실시예에 사용된 탄소 수트는 전형적으로는 2개의 탄소 전극을 함유하는 조절된 압력 반응 챔버내에서 제조하였다. 캐쏘드의 직경은 약 9 ㎜ 내지 약 13 ㎜였고, 애노드의 경우는 약 6 ㎜ 내지 약 8 ㎜였다 (캐쏘드 직경은 항상 애노드 직경보다 커야 한다). 헬륨 또는 아르곤과 같은 불활성 기체를 챔버로 통과시키며, 압력을 약 100 torr 내지 약 1000 torr로 일정하게 유지시켰다. 전극들 사이의 전류는 전극 직경, 전극들 사이의 갭 간격 및 불활성 기체 압력에 따라 달라졌다. 전류는 전형적으로는 50 A 내지 125 A였다. 컴퓨터 제어형 모터를 사용하여 캐쏘드에 대한 애노드의 위치를 1 ㎜의 갭 간격이 되도록 조정하였다. 아크-방전 방법 중에, 애노드는 계속적으로 소모되었다. 탄소는 캐쏘드 상에 침적되고, 다량의 수트가 불활성 기체를 사용하는 펌프로 전달되기 전에 반응 용기의 벽 및 수트를 포획하고 모으는 작용을 하는 필터 상에 침적되었다. 수트를 필터 및 벽으로부터 수집하고, C₆₀및 C₇₀과 같은 풀러렌을 톨루엔 또는 벤젠과 같은 용매에 의해 수집된 수트로부터 추출하였다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 투과 전자 현미경 (TEM) 결과는 그렇게 얻어진 탄소 수트가 전형적으로는 약 50 내지 100 ㎚ 범위의 입자 크기를 갖는 비결정성 구조를 가짐을 나타낸다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 고해상 전자 현미경법은 "카튼 볼" 외관의 탄소 수트를 나타낸다. 이 물질은 고도로 무질서하며, 단지 단거리 정렬의 탄소 기초 평면을 갖는다.

이하 본 명세서에서, 탄소 수트를 어니일링시켜 전장 방출재로서 유용한 본 발명의 어니일링된 탄소 수트를 제조하였다. 탄소 수트를 불활성 분위기하에 고온에서 가열하여 목적하는 구조 및 특성의 변화가 일어나게 하였다. 2000 ℃ 내지 2400 ℃의 온도에서 어니일링시키는 것이 문헌 [W. A. de Heer & D. Ugarte, Chem. Phys. Letters 207, 480 (1993) 및 D. Ugarte, Carbon 32, 1245 (1994)]에 기재되어 있다. 탄소 수트를 약 2000 ℃ 이상, 바람직하게는 약 2500 ℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 2850 ℃ 이상의 온도에서, 아르곤 또는 헬륨과 같은 불활성 분위기하에 가열하였다. 이 온도를 약 5 분 이상 동안 유지하였다. 보다 높은 온도는 비실용적이어서 덜 바람직할 수 있지만 (예를 들면, 물질의 손실은 증발에 기인함), 약 3000 ℃ 까지의 온도를 사용할 수 있다. 탄소 수트를 중간 온도로 가열하고, 그 온도에서 유지시켜 최고 온도로 증가시키기 전에 유리질의 물질을 형성시킬 수 있다.

어니일링된 탄소 수트의 방출 특성을 주로 어니일링 처리시의 최고 온도 및 그 온도에서의 유지 시간에 의해 결정하였다. 어니일링은 탄소 수트 미세 구조의 실질적인 변화를 일으킨다. 1 내지 5 마이크론 크기의 보다 큰 입자와 혼합될 수 있는 약 5 ㎚ 내지 약 15 ㎚ 크기의 매우 규칙적인 다면체 나노입자를 생성한다. 다면체 나노입자는 도 3의 저배율 암시야 TEM 상에 나타난 바와 같이 외관이 균일하다. 도 4에서, 고해상 전자 현미경법은 각각의 다면체 입자가 텅빈 중앙의 공동을 둘러싸고 있는 2 내지 5층의 기초 평면 탄소로 구성됨을 나타낸다.

전장 방출 시험을, 하나는 애노드 또는 집전극으로서, 다른 하나는 캐쏘드로서 작용하는 2개의 전극으로 구성된 평판 방출 측정 단위를 사용하여 어니일링된 탄소 수트상에서 수행하였다. 이것을 실시예에서 측정 단위 (Measurement Unit) I로서 언급할 것이다. 이 단위는 모서리와 가장자리가 모두 전기적 아크를 최소화하도록 둥글게 된 1.5 인치×1.5 인치 (3.8 ㎝×3.8 ㎝)의 2개의 사각형 구리판으로 구성되었다. 각각의 구리판은 2.5 인치×2.5 인치 (4.3 ㎝×4.3 ㎝)인 별도의 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 블록내에 매립되어 있고, 1.5 인치×1.5 인치 (3.8 ㎝×3.8 ㎝)인 구리판 표면은 PTFE 블록의 정면에 노출되었다. 구리판으로의 전기적 접촉은 PTFE 블록의 배면을 통하여 구리판내로 연장되는, 금속 스크류에 의해 이루어지고, 따라서, 전압을 판에 인가하는 수단 및 구리판을 제 위치에 단단히 고정시키는 수단을 제공하였다. 2개의 PTFE 블록을 2개의 노출된 구리판 표면이 서로 마주보도록 위치시키고, 레지스터에서는 판들 사이의 간격을 PTFE 블록 사이에 위치된 유리 스페이서로 고정시키지만 구리판으로부터 떨어뜨려 표면 누출 전류 또는 아크를 예방한다. 전극들 사이의 간격을 조정할 수 있으나, 일단 선택되면, 그것을 시료에 대한 일련의 측정에서 고정시켰다. 전형적으로는, 0.04 ㎝ 내지 약 0.2 ㎝의 거리를 사용하였다.

어니일링된 탄소 수트 시료의 방출 특성을 측정하기 위해, 어니일링된 탄소 수트를 전기 전도성 기판에 부착시켰으며, 그 기판을 캐쏘드로서 제공되는 구리판 상에 위치시켰다. 음전압을 캐쏘드에 걸고, 방출 전류를 인가 전압의 함수로서 측정하였다. 판들 사이의 간격 d 및 전압 V를 측정하여, 전기장 E를 계산할 수 있었으며 (E=V/d), 전류를 전기장의 함수로서 도시할 수 있었다. 어니일링된 탄소 수트의 방출 특성을 편리하고 신속하게 측정하기 위해, 어니일링된 탄소 수트를 구리 테잎의 접착면에 위치시키고, 2조각의 구리 테잎을 추가로 사용하여 구리 테잎을 캐쏘드 판 상에 고정시켰으며, 구리 테잎의 접착면은 애노드를 향하고 있는 어니일링된 탄소 수트를 함유하였다.

어니일링된 탄소 수트 시료에 대한 전장 방출 시험을, 하나는 애노드 또는 집전극으로서, 다른 하나는 캐쏘드로서 제공되는 2개의 전극으로 구성된 평판 방출 측정 단위 (실시예에서 측정 단위 II로서 언급됨)를 사용하여 수행하였다. 2개의 전극인 1.5 인치×1 인치×1/8 인치 (3.8 ㎝×2.5 ㎝×0.32 ㎝) 구리판들을 세라믹 절연 스페이서에 의해 분리시켰다. 절연체의 두께는 전극들 사이의 간격 또는 갭을 결정하였으며, 약 0.055 ㎝ 내지 약 1.0 ㎝ 두께의 스페이서가 유용하였다. 전극과의 전기적 접촉은 전극들의 배면에서 스크류를 사용하여 행해졌다. 어니일링된 탄소 수트 시료의 방출 특성을 측정하기 위해, 어니일링된 탄소 수트를 전기 전도성 기판에 부착시켰으며, 캐쏘드로서 작용하는 구리판 상에 기판을 위치시켰다. 음전압을 캐쏘드에 걸고, 방출 전류를 애노드로 연결된 전류계를 사용하여 인가 전압의 함수로서 측정하였다. 판들 사이의 간격 d 및 전압 V를 측정하여 전기장 E를 계산할 수 있었으며 (E=V/d), 전류를 전기장의 함수로서 도시할 수 있었다.

와이어 또는 섬유를 기판으로서 사용하는 경우, 또 다른 방출 측정 단위 (실시예에서 측정 단위 III로서 언급됨)를 사용하였다. 다이아몬드 분말 입자가 부착된 와이어로부터의 전자 방출을 원통형 고정 시험장치내에서 측정하였다. 이러한 장치내에서, 시험되어야 하는 전도성 와이어 (캐쏘드)를 실린더 (애노드)의 중앙에 설치하였다. 이러한 애노드 실린더는 전형적으로는 인으로 고팅된 미세 메쉬 원통형 금속 스크린으로 구성하였다. 캐쏘드 및 애노드를 내부에 반 원통형 구멍 절단부를 갖는 알루미늄 블록에 의해 제 위치에 모두 고정시켰다.

전도성 와이어를 1/16 인치-직경 스테인레스 강철 튜브 6개에 의해 각 단부에 하나씩 제 위치에 고정시켰다. 이러한 튜브를 각 단부에서 개방시키고, 1/2 인치 깊이 및 1/16 인치 직경의 반 원통형의 개방된 통을 형성시키고, 와이어를 개방된 통에 위치시켜 은 페이스트로 제 위치에 고정시켰다. 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 스페이서를 꼭 들어맞게 함으로써 연결 튜브를 알루미늄 블록내에 제 위치에 고정시켰으며, 이는 애노드 및 캐쏘드를 전기적으로 분리하였다. 홀더 (holder) 튜브의 배치를 조정함으로써 보다 짧은 또는 보다 긴 길이를 연구할 수 있지만, 노출된 와이어의 총 길이를 일반적으로는 1.0 ㎝로 고정시켰다. 원통형 스크린 메쉬 캐쏘드를 알루미늄 블록중의 반 원통형 통내에 위치시키고, 구리 테잎으로 제 위치에 고정시켰다. 캐쏘드를 알루미늄 블록과 접촉시켰다.

전선을 애노드와 캐쏘드에 모두 연결시켰다. 애노드를 접지 전위 (0 V)로 유지시키고, 캐쏘드의 전압을 0 내지 10 kV의 전원으로 조절하였다. 캐쏘드에 의해 방출된 전류를 애노드에 집전시키고, 전위계로 측정하였다. 전위계를 일련의 1 MΩ 레지스터 및 평행한 이극관에 의한 손상 전류 스파이크로부터 보호하였으며, 높은 전류 스파이크를 전위계로부터 접지 우회시켰다.

약 2 ㎝ 길이의 측정을 위한 시료를 보다 긴 길이의 처리된 와이어로부터 절단하였다. 인을 함유하는 가요성 스테인레스 강철 스크린을 제거하고, 그들을 2개의 홀더 암 (holder arm)의 원통형 통 중으로 삽입하였다. 은 페이스트를 가하여 페이스트 중에 두었다. 은 페이스트를 건조시키고, 인 스크린 중에 재부착시켰으며, 2개의 단부에 구리 테잎으로 제 위치에 고정시켰다. 시험 장치를 진공 시스템 중으로 삽입하였으며, 이 시스템을 3×10^-6미만의 기본 압력으로 떨어뜨렸다.

방출 전류를 인가 전압의 함수로서 측정하였다. 캐쏘드로부터 방출된 전자는 애노드 상의 인과 충돌할 때 빛을 발생시킨다. 코팅된 와이어 상의 전자 방출 부위의 분포 및 강도를 인/와이어 메쉬 스크린 상에서 발생된 빛의 패턴에 의해 관찰하였다. 와이어 표면에서의 평균 전기장 E는 E=V/[a ln (b/a)] (식 중, V는 애노드 와 캐쏘드 사이의 전압차이고, a는 와이어 반경이며, b는 원통형 와이어 메쉬 스크린의 반경임)의 관계로부터 계산하였다.

전형적으로는, 어니일링된 탄소 수트를 전기 전도성 기판의 표면에 부착시켜 전장 방출 캐쏘드를 형성시켰다. 기판은 임의의 형상, 예를 들면, 평면, 섬유, 금속 와이어 등일 수 있다. 적합한 금속 와이어는 니켈, 구리 및 텅스텐을 포함한다. 부착 수단은 전장 방출 캐쏘드가 위치된 장치를 제조하는 조건 및 그의 용도를 둘러싸고 있는 조건, 예를 들면, 대표적으로는 진공 조건 및 약 450 ℃ 이하의 온도하에서 견뎌내고, 그의 통합성을 유지시켜야 한다. 결과적으로, 유기 물질은 일반적으로 입자를 기판에 부착시키는데 사용할 수 없으며, 다수의 무기 물질의 탄소에 대한 불량한 접착성이 사용될 수 있는 물질의 선택을 추가로 제한한다.

금 또는 은과 같은 전도성 물질의 금속 박층을 기판 상에 생성시킴으로써 어니일링된 탄소 수트를 기판에 부착시킬 수 있고, 기판 상에 어니일링된 탄소 수트 입자는 금속 박층내에 매립된다. 금속 박층은 어니일링된 탄소 수트 입자를 기판에 고정시킨다. 어니일링된 탄소 수트 입자가 전자 방출재로서 유효하기 위해서는 하나 이상의 입자의 표면이 노출, 즉, 금속이 없으며, 금속 박층으로부터 튀어나와 있어야 한다. 표면은 일련의 어니일링된 탄소 수트 입자의 표면으로 구성되고, 금속은 입자들 사이의 열극을 채워야 한다. 어니일링된 탄소 수트 입자의 양 및 금속 층의 두께는 그러한 표면의 형성을 증진시키도록 선택되어야 한다. 어니일링된 탄소 수트 입자를 기판에 부착시키는 수단을 제공하는 것외에도, 전도성 금속층은 전압을 어니일링된 탄소 수트 입자에 인가하는 수단도 제공한다.

이러한 결과를 수행하는 방법은 용매 중의 금속 화합물의 용액 및 어니일링된 탄소 수트 입자를 기판의 표면 상으로 침적시키는 단계를 포함한다. 이 용액을 먼저 표면에 사용한 다음 어니일링된 탄소 수트 입자를 침적시키거나, 어니일링된 탄소 수트 입자를 기판 표면에 사용하게 될 용액 중에 분산시킬 수 있다. 금속 화합물은 금속으로 쉽게 환원되는 것, 예를 들면, 질산은, 염화은, 브롬화은, 요오드화은 및 염화금이다. 이 방법의 추가의 기재는 본원과 동시에 출원되고, 그 내용이 본 명세서에 포함되며, 명칭이 "입자 전장 방출 재료를 사용한 전장 방출 캐쏘드의 제조 방법"인 가출원 제 60/006,747호에 제공되어 있다.

많은 경우에, 유기 결합제 물질을 가함으로써 용액의 점도를 증가시켜 용액을 기판 상에 쉽게 유지시키는 것이 바람직할 것이다. 그러한 점도 개선제의 예는 폴리에틸렌 옥시드, 폴리비닐 알코올 및 니트로셀룰로스를 포함한다.

용액 및 어니일링된 탄소 수트 입자가 침적된 기판을 가열하여 금속 화합물을 금속으로 환원시킨다. 유기 결합제 물질을 사용하는 경우, 그것은 그러한 가열 동안에 끓어 증발된다 (분해된다). 가열 온도 및 시간을 선택하여 금속 화합물을 완전히 환원시킨다. 전형적으로는, 약 120 ℃ 내지 220 ℃의 온도에서 환원시킨다. 환원성 분위기 또는 공기를 사용할 수 있다. 전형적으로, 사용되는 환원성 분위기는 아르곤 98 % 및 수소 2 %의 혼합물이고, 기압은 5 내지 10 psi (3.5 내지 7 ×10⁴Pa)이다.

생성물은 금속 박층으로 코팅된 기판이고, 어니일링된 탄소 수트는 그 내부에 매립되어 있으며, 기판에 고정된다. 그러한 생성물은 전장 방출 캐쏘드로서 유용하다.

하기 비제한적 실시예를 제공하여 본 발명을 예시하고, 실시가능하게 하며, 보다 상세히 기재하였다. 하기 실시예에 있어서, 평판 방출 측정 단위 또는 상기 코팅된 와이어 방출 측정 단위를 사용하여 이러한 물질에 대한 방출 특성을 얻었다.

<실시예 1 및 비교예 A>

어니일링된 탄소 수트를 실시예 1의 용도로 제조하였다. 애노드 및 캐쏘드로서 각각 직경이 8 ㎜ 및 12 ㎜인 그래파이트 전극을 사용하여 탄소 수트를 제조하였다. 챔버내의 분위기는 약 150 torr 압력의 헬륨이었고, 아크-방전 실험 동안에 전극들 사이의 전류는 약 125 A였다. 컴퓨터로 제어되는 모터를 사용하여 캐쏘드에 대해 애노드의 위치를 조정하였다. 아크-방전 방법 동안, 애노드는 소모되었고, 탄소질 증가는 캐쏘드 상에서 일어났고, 모터는 애노드와 캐쏘드 사이의 간격을 약 1 ㎜로 조정하며, 전극들 사이에 20 내지 30 볼트의 전압이 유지되었다. 탄소 수트가 챔버의 벽에 침적되는 경우에는 그곳으로부터 긁어 모았고, 챔버 압력을 제어하는 펌프로 향하는 경로에 위치된 필터상에 침적되는 경우에는 그곳으로부터 수집하였다. 챔버벽 및 필터로부터의 수트를 어니일링시켜 방출 재료를 제조하였다. 그렇게 제조된 탄소 수트, 즉 어니일링되지 않은 탄소 수트의 일부를 비교예 A의 전자 방출 측정을 위해 두었다. 이러한 어니일링되지 않은 탄소 수트를 사용하여, 상기 논의된 도 1 및 도 2의 전자현미경 상을 얻었다.

실시예 1에 사용된 어니일링된 탄소 수트를 제조하는데 사용되는 어니일링 방법은 다음과 같다. 탄소 수트를 그래파이트 도가니 중에 위치시키고, 유동 아르곤 중에서 가열하였다. 온도를 분 당 25 ℃의 속도로 1,700 ℃로 증가시켰다. 온도를 1,700 ℃에서 1시간 동안 유지시킨 후, 분 당 25 ℃의 속도로 2,500 ℃로 증가시켰다. 2,500 ℃에서 1시간 동안 유지시킨 후, 퍼니스의 전원을 끄고 탄소 수트를 퍼니스 중에서 실온으로 냉각시켰다. 사용된 퍼니스는 일반적으로 약 1시간 동안에 실온으로 냉각되었으며, 어니일링된 탄소 수트를 퍼니스로부터 제거하였다. 이렇게 어니일링된 탄소 수트를 사용하여 상기 논의된 도 3 및 4의 전자 현미경 상을 얻었다.

비교예 A로서, 어니일링되지 않은 탄소 수트의 일부를 구리 테잎의 접착면 상에 위치시키고, 추가로 구리 테잎 2조각을 사용하여 방출 측정 단위 I의 캐쏘드 판 상에 구리 테잎을 고정시켰다. 전극들 사이의 간격은 0.19 ㎝였다. 전압을 3000 볼트로 증가시켰고 (E=1.6×10⁶V/m), 방출은 관찰되지 않았다.

실시예 1로서, 어니일링된 탄소 수트를 구리 테잎의 접착면 상에 위치시키고, 추가로 전도성 구리 테잎 2조각을 사용하여 방출 측정 단위 I의 캐쏘드 판 상에 구리 테잎을 고정시켰다. 전극들 사이의 간격은 0.19 ㎝였다. 전압을 3000 볼트로 증가시켰고 (E=1.6×10⁶V/m), 방출 전류가 관찰되었다. 1500 볼트 (E=8×10⁵V/m)에서 전류는 9.25 μA였고, 3000 볼트 (E=1.6×10⁶V/m)에서 전류는 26.7 μA였다.

결과는 어니일링되지 않은 탄소 수트가 3000 볼트 이하에서 전류를 방출하지 않는 반면, 동일 공급원으로부터의 어니일링된 탄소 수트는 3000 볼트 미만의 전압에서 전류를 방출하는 것으로 나타났다.

<실시예 2 내지 5>

챔버내의 분위기가 약 500 torr 압력의 헬륨인 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 것과 동일한 방법에 의해 실시예 2 내지 5에 사용되는 탄소 수트를 제조하였다.

실시예 2 내지 5에 사용되는 어니일링된 탄소 수트를 제조하는데 사용된 어니일링 방법은 다음과 같다. 탄소 수트를 그래파이트 도가니 중에 위치시키고, 유동 아르곤 중에서 가열하였다. 온도를 분 당 25 ℃의 속도로 2,500 ℃로 증가시켰다. 탄소 수트를 2,500 ℃에서, 실시예 2의 시료에 대해서는 15분 동안, 실시예 3의 시료에 대해서는 30분 동안, 실시예 4의 시료에 대해서는 1시간 동안, 실시예 5의 시료에 대해서는 2시간 동안 유지시킨 후, 실시예 1에 기재된 바와 같이 퍼니스 중에서 실온으로 냉각시켰다. 이어서, 어니일링된 탄소 수트를 퍼니스로부터 제거하였다.

각 실시예의 어니일링된 탄소 수트 시료를 차례로 구리 테잎의 접착면 상에 위치시키고, 추가로 전도성 구리 테잎 2조각을 사용하여 방출 측정 단위 II의 캐쏘드 판 상에 구리 테잎을 고정시켰다. 전극들 사이의 간격은 0.055 ㎝였다. 전압을 걸고 방출 전류를 측정하였다.

실시예 2의 시료에 있어서, 500 볼트 (E=9×10⁵V/m)에서 전류는 5.37 μA였고, 800 볼트 (E=1.5×10⁶V/m)에서 전류는 14.1 μA였고, 1300 볼트 (E=2.4×10⁶V/m)에서 전류는 113.5 μA였다.

실시예 3의 시료에 있어서, 600 볼트 (E=1×10⁶V/m)에서 전류는 6.32 μA였고, 900 볼트 (E=1.6×10⁶V/m)에서 전류는 14.1 μA였고, 1400 볼트 (E=2.5×10⁶V/m)에서 전류는 110.2 μA였다.

실시예 4의 시료에 있어서, 700 볼트 (E=1.3×10⁶V/m)에서 전류는 5.79 μA였고, 900 볼트 (E=1.6×10⁶V/m)에서 전류는 33.0 μA였고, 1300 볼트 (E=2.4×10⁶V/m)에서 전류는 62.1 μA였고, 1400 볼트 (E=2.5×10⁶V/m)에서 전류는 79.6 μA였다.

실시예 5의 시료에 있어서, 354 볼트 (E=6.4×10⁵V/m)에서 전류는 4.79 μA였고, 850 볼트 (E=1.5×10⁶V/m)에서 전류는 35.4 μA였고, 1000 볼트 (E=1.8×10⁶V/m)에서 전류는 97.8 μA였다.

실시예 2 내지 5의 방출 결과를 도 5에 도시하였다. 결과는 2500℃에서 어니일링 시간이 중요하지 않음을 나타냈다.

<실시예 6 내지 9>

탄소 수트를 실질적으로는 실시예 2 내지 5에 기재된 방법에 의해 제조하였다. 그러나, 실시예 6 내지 9에 사용되는 어니일링된 탄소 수트를 제조하는데 사용된 어니일링 방법은 다음과 같다. 탄소 수트를 그래파이트 도가니 중에 위치시키고, 유동 아르곤 중에서 가열하였다. 온도를 분 당 25 ℃의 속도로 2,850 ℃로 증가시켰다. 탄소 수트를 2,850 ℃에서, 실시예 6의 시료에 대해서는 15분 동안, 실시예 7의 시료에 대해서는 30분 동안, 실시예 8의 시료에 대해서는 1시간 동안, 실시예 9의 시료에 대해서는 2시간 동안 유지시킨 다음, 실시예 1에 기재된 바와 같이 퍼니스 중에서 실온으로 냉각시켰다. 이어서, 어니일링된 탄소 수트를 퍼니스로부터 제거하였다.

각 실시예의 어니일링된 탄소 수트 시료를 차례로, 구리 테잎의 접착면 상에 위치시키고, 추가로 2조각의 전도성 구리 테잎을 사용하여 방출 측정 단위의 캐쏘드 판 상에 구리 테잎을 고정시켰다. 전극들 사이의 간격은 0.19 ㎝였다. 전압을 걸고 방출 전류를 측정하였다 (측정 단위 I).

실시예 6의 시료에 있어서, 300 볼트 (E=1.6×10⁵V/m)에서 전류는 4.57 μA였고, 500 볼트 (E=2.6×10⁵V/m)에서 전류는 34.8 μA였고, 650 볼트 (E=3.4×10⁵V/m)에서 전류는 146.9 μA였다.

실시예 7의 시료에 있어서, 1500 볼트 (E=8×10⁵V/m)에서 전류는 1.1 μA였고, 3000 볼트 (E=1.6×10⁶V/m)에서 전류는 13.1 μA였다.

실시예 8의 시료에 있어서, 1500 볼트 (E=8×10⁵V/m)에서 전류는 11.1 μA였고, 2500 볼트 (E=1.3×10⁶V/m)에서 전류는 43.0 μA였다.

실시예 9의 시료에 있어서, 1500 볼트 (E=8×10⁵V/m)에서 전류는 1.88 μA였고, 2000 볼트 (E=1.6×10⁶V/m)에서 전류는 4.39 μA였다.

실시예 6 내지 9의 방출 결과를 도 6에 도시하였다. 결과는 2850℃에서 어니일링 시간을 증가시키면 방출이 감소함을 나타냈다. 이것은 주로 고온에서 증가된 입자의 응집에서 기인하는 것으로 생각된다. 더우기, 어니일링 온도를 증가시키면 방출이 약간 감소하는데, 이것도 또한 입자의 응집에 기인하는 것으로 생각된다.

총 어니일링 시간은 보다 높은 온도에서 중요한 것으로 나타났다. 보다 높은 온도에서의 어니일링은 총 어니일링 시간이 상대적으로 짧게 제공될 때 바람직하다 (예를 들면, 보다 높은 방출 결과는 탄소 수트를 중간의 1700 ℃ 단계없이 어니일링시키고, 2850 ℃에서 단시간 동안 가열하며, 그 온도에서 단시간 동안 유지할 때 얻어진다).

<실시예 10 및 10A>

어니일링된 탄소 수트 입자를 기판에 부착시켜 전장 방출 캐쏘드를 제공하는 방법을 실시예 10에 기재하였는데, 어니일링된 탄소 수트 입자를 유리 슬라이드 상으로 스퍼터링된 100 ㎚의 은 필름에 부착시켰다.

탄소 수트를 실질적으로는 상기 실시예 2 내지 5에 기재된 방법에 의해 제조하였다. 어니일링 방법은 실시예 6과 동일하였다.

100 ㎚의 은 필름을 1 인치 × 0.5 인치 (2.5 ㎝×1.3 ㎝) 유리 슬라이드 상으로 스퍼터링시켰다. 아르곤 분위기하에 덴톤 (Denton) 600 (NJ Cherry Hill 소재의 Denton Company) 스퍼터링 단위를 사용하여 0.4 ㎚/s의 침착 속도로 은을 스퍼터링시켰다. 스퍼터링된 은 필름을 함유하는 유리 슬라이드를 어니일링된 탄소 수트 전장 방출 입자에 대한 기판으로서 사용하였다.

질산은 (AgNO₃) 25 중량%, 폴리비닐 알코올 (PVA) 3 중량% 및 물 71.9 중량%를 함유하는 용액은 끓는 물 72 g에 분자량 86,000인 PVA (WI Milwaukee 소재의 Aldrich 제조) 3 g을 첨가하고, 약 1시간 동안 교반하여 PVA를 완전히 용해시킴으로써 제조하였다. AgNO₃(NY Ontario 소재의 EM Science 제조) 25 g을 주위 온도에서 PVA 용액에 가하고, 이 용액을 교반하여 AgNO₃를 용해시켰다. 또한, 플루오르화 계면활성제인 등록상표 ZONYL FSN (DE Wilmington 소재의 E. I. du Pont de Nemours and Company 제조) 0.1 중량%를 용액에 첨가하여 은 필름에 대한 용액의 습윤성을 개선시켰다.

#3 와이어 막대 (FL Oldsmar 소재의 Industry Technology 제조)를 사용하여 PVA/AgNo₃/등록상표 ZONYL FSN 용액을 은 필름에 도포하였다. 어니일링된 탄소 수트를 0.1 mil (30 미크론) 실크 스크린을 통하여 습윤 PVA/AgNo₃/등록상표 ZONYL FSN 표면상으로 균일하게 산재시켰다. 표면이 어니일링된 탄소 수트로 완전히 덮혔을 때, 어니일링된 탄소 수트로 덮힌 습윤 PVA/AgNo₃/등록상표 ZONYL FSN 필름을 포함하는 유리 슬라이드 기판을 석영 보트 중에 위치시킨 다음, 이것을 튜브 퍼니스의 중앙에 위치시켰다. 가열을 수소 2 % 및 아르곤 98 %로 이루어진 환원성 분위기하에 수행하였다. 온도를 분 당 14℃의 속도로 140 ℃로 증가시키고, 이 온도를 1시간 동안 유지하였다. 시료를 상기 환원성 분위기하에 퍼니스 중에서 실온으로 냉각시킨 다음, 퍼니스로부터 제거하였다. 환원된 은 금속은 탄소 수트를 기판의 스퍼터링된 은 필름에 부착시키고 고정시키는 은 필름 층으로 사용되었으며, 전장 방출 캐쏘드로서 사용되는데 적합한 전자 방출재를 생성하였다. 측정 단위 I로서 전술된 평판 방출 측정 단위를 사용하여 전자 방출을 측정하였다. 도 7은 2.49 ㎜의 전극 간격으로서 측정된 방출 결과 곡선을 나타낸다.

실시예 10 A에 있어서, 실시예 10에 사용된 어니일링된 탄소 수트의 일부를 어니일링된 탄소 수트 입자를 구리 테잎의 접착면 상으로 직접 뿌림으로서 구리 접착 테잎 (OH Chagrin Falls 소재의 Electrolock, Inc.로부터 구입)의 접착면에 부착시켰다. 평판 방출 측정 단위 I을 사용하여 어니일링된 탄소 수트 시료의 전자 방출을 측정하였다. 1.5 ㎜의 전극 간격을 사용하였으며, 이 데이터도 또한 도 7에 나타내었다. 실시예 10 및 10A의 데이터의 비교는 어니일링된 탄소 수트의 방출성이 습윤 방법 및 소성 방법에 의해 상당히 감소되지 않음을 나타낸다.

도 8은 파울러-노르트하임 플롯을 제외하고는, 도 7과 동일한 데이터를 나타낸다.

<실시예 11 내지 13>

어니일링된 탄소 수트 입자를 은박층을 사용한 금속 와이어에 부착시킴으로써 전장 방출 캐쏘드를 제공하는 방법을 실시예 11 내지 13에 기재하였다. 탄소 수트를 실질적으로는 상기 실시예 2 내지 5에 기재된 방법에 의해 제조하였다. 어니일링 방법은 실시예 6과 동일하였다.

어니일링된 탄소 수트를 지지하는 이들 실시예에 사용된 와이어는 모두 5 % HNO₃용액중에 1분 동안 담근 후, 충분한 물로 헹군 다음 아세톤 및 메탄올로 헹굼으로써 세척하였다.

실시예 11에 있어, 질산은 (AgNO₃) 25 중량%, 폴리비닐 알코올 (PVA) 3 중량% 및 물 72 중량%를 함유하는 용액은 끓는 물 72 g에 분자량 86,000인 PVA (WI Milwaukee 소재의 Aldrich 제조) 3 g을 첨가하고, 약 1시간 동안 교반하여 PVA를 완전히 용해시킴으로써 제조하였다. AgNO₃(NY Ontario 소재의 EM Science 제조) 25 g을 주위 온도에서 PVA 용액에 가하고, 이 용액을 교반하여 AgNO₃를 용해시켰다.

4 mil (100 ㎛) 구리 와이어를 PVA/AgNo₃용액중으로 넣은 다음, 어니일링된 탄소 수트중에 넣었다. 와이어의 표면이 어니일링된 탄소 수트로 완전히 덮혔을 때, 와이어를 석영 보트 중에 위치시킨 다음, 이것을 튜브 퍼니스의 중앙에 위치시키고 상기한 바와 같이 소성시켰다.

실시예 11 및 13에 있어, 질산은 (AgNO₃) 25 중량%, 폴리비닐 알코올 (PVA) 3 중량%, 플루오르화 계면활성제인 등록상표 ZONYL FSN 0.5 중량% 및 물 71.5 중량%를 함유하는 용액은 끓는 물 71.5 g에 분자량 86,000인 PVA (WI Milwaukee 소재의 Aldrich 제조) 3 g을 첨가하고, 약 1시간 동안 교반하여 PVA를 완전히 용해시킴으로써 제조하였다. AgNO₃(NY Ontario 소재의 EM Science 제조) 25 g을 주위 온도에서 PVA 용액에 가하고, 이 용액을 교반하여 AgNO₃를 용해시켰다. 플루오르화 계면활성제인 등록상표 ZONYL FSN (DE Wilmington 소재의 E. I. du Pont de Nemours and Company 제조) 0.5 g을 용액에 첨가하여 은 필름에 대한 용액의 습윤성을 개선시켰다.

실시예 12에 있어, 4 mil (100 ㎛) 구리 와이어를 PVA/AgNo₃/등록상표 ZONYL FSN용액중으로 넣은 다음, 어니일링된 탄소 수트중에 넣었다. 와이어의 표면이 어니일링된 탄소 수트로 완전히 덮혔을 때, 와이어를 석영 보트 중에 위치시킨 다음, 이것을 튜브 퍼니스의 중앙에 위치시켰다.

실시예 13에 있어, 4 mil (100 ㎛) 구리 와이어를 PVA/AgNo₃/등록상표 ZONYL FSN용액 중으로 넣은 다음, 어니일링된 탄소 수트중에 넣었다. 와이어의 표면이 어니일링된 탄소 수트로 완전히 덮혔을 때, 실시예 12에 사용된 PVA/AgNo₃/등록상표 ZONYL FSN용액의 얇은 액체 코팅을 사용하여 마이크론 직경의 소적으로 구성된 미세 안개로 제조하는 분무기 헤드 (NY Poughkeepsie 소재의 Model 121-Sono-Tek Corporation 제조) 상부를 사용함으로써 어니일링된 탄소 수트 입자를 코팅하였다. 이 용액을 주사기 펌프에 의해 18 ㎕/s의 속도로 약 30초 동안 분부기 헤드에 전달시켰다. 침적되는 시간 동안, 와이어를 옮기고 회전시켜 균일한 적용 범위에 이 용액을 제공하였다. 이어서, 이 와이어를 튜브 노의 중앙에 위치되는 석영 보트내에 위치시켰다.

이러한 세 가지 실시예에 있어서, 소성 방법을 수소 2 % 및 아르곤 98 %로 이루어진 환원성 분위기기하에 수행하였다. 온도를 분 당 14℃의 속도로 140 ℃로 증가시키고, 이 온도를 1시간 동안 유지하였다. 각 시료를 상기 환원성 분위기하에 퍼니스 중에서 실온으로 냉각시킨 다음, 퍼니스로부터 제거하였다. 각 실시예에 있어서, 환원된 금속 은은 탄소 수트를 기판의 스퍼터링된 은 필름에 부착시키고 고정시키는 은 필름 층으로 사용되었으며, 전장 방출 캐쏘드로서 사용되는데 적합한 전자 방출재를 얻었다. 측정 단위 III으로서 전술된 원통형 방출 측정 단위를 사용하여 전자 방출을 측정하였다.

이 데이터를 도 9에 나타내었는데, 실시예 12는 아마도 구리 와이어에 대한 보다 높은 AgNO₃습윤성에 기인하는 와이어 상의 보다 높은 입자 밀도에 기인하는 것으로 보이는 보다 높은 방출을 나타냈다. 실시예 13은 탑코팅이 입자의 방출성을 감소시키는 반면, 와이어에 대한 입자의 고정 효과를 증가시킨다는 것을 나타냈다.

<실시예 14 내지 16>

어니일링된 탄소 수트 입자를 금박층을 사용한 금속 와이어에 부착시킴으로써 전장 방출 캐쏘드를 제공하는 방법을 실시예 14 내지 16에 기재하였다. 탄소 수트를 실질적으로는 상기 실시예 2 내지 5에 기재된 방법에 의해 제조하였다. 어니일링 방법은 실시예 6과 동일하였다.

어니일링된 탄소 수트를 지지하는 이들 실시예에 사용된 와이어는 모두 3 % HNO₃용액중에 1분 동안 담근 후, 충분한 물로 헹군 다음 아세톤 및 메탄올로 헹굼으로써 세척하였다.

실시예 14에 있어, 유기 염기 중에 분산된 금 (MA Ward Hill 소재의 Aesar 12943)을 제조자의 제안을 따라 5 mil (125 ㎛) 텅스텐 와이어 상으로 솔질하였다. 어니일링된 탄소 수트를 100 마이크론 시브를 통하여 금 화합물로 덮힌 와이어 상으로 침적시켰다. 와이어의 표면이 어니일링된 탄소 수트로 완전히 덮혔을 때, 와이어를 석영 보트 중에 위치시킨 다음, 이것을 튜브 퍼니스의 중앙에 위치시켰다.

공기 분위기하에 가열하였다. 온도를 분 당 25 ℃의 속도로 540 ℃로 증가시키고, 이 온도를 30분 동안 유지하여 모든 유기 물질을 연소시켰다. 시료를 퍼니스 중에서 실온으로 냉각시킨 다음, 퍼니스로부터 제거하였다. 금속 금은 와이어를 코팅하고, 어니일링된 탄소 수트를 와이어에 부착시키는 금박 필름을 제공하였으며, 전장 방출 캐쏘드로서 사용되는데 적합한 전자 방출재를 초래하였다.

실시예 15에 있어, 시료를 퍼니스로부터 제거한 후, 50 ㎚의 다이아몬드형 탄소층을 표면 상에 침적시켜 그래파이트 표적을 레이저로 제거함으로써 구조를 추가로 밀봉하는 것을 제외하고는, 시료를 실질적으로는 실시예 14에 기재된 바와 같이 제조하였다. 레이저 제거를 통하여 섬유 또는 와이어를 다이아몬드형 탄소로 코팅하는 것에 관한 추가의 기재는 문헌 [Davanloo et al., J. Mater. Res., Vol. 5, No. 11, Nov. 1990] 및 본 명세서에 그 내용이 포함되며, 발명의 명칭이 "다이아몬드 섬유 전장 방출재"이고 1995년 2월 13일자로 출원되어 계류중인 미국 출원 제 08/387,539호 (Blanchet-Fincher et al.)에서 찾을 수 있다. 264 ㎚ 파장 레이저 빔을 사용하여 제거 챔버의 중앙에 위치한 그래파이트 표적에 대해 45。의 입사각을 만들었다. 2 Hz 반복 속도로써 10 나노초의 레이저 펄스를 사용하였다. 4 J/㎝²의 에너지 밀도를 1분 동안 유지하고, 레이저 빔을 한 쌍의 자동화된 측미계가 장착된 표적상으로 래스터링시켰다. 제거 챔버를 2×10^-7torr (2.67×10^-5Pascal)로 유지하였다. 사용된 와이어는 수직 방향을 따라 표적으로부터 표적까지 5 ㎝였다.

실시예 16에 있어, 4 mil (100 ㎛) 구리 와이어를 텅스텐 와이어 대신에 사용한 것을 제외하고는, 시료를 실질적으로는 실시예 14에 기재된 바와 같이 제조하였다.

측정 단위 III으로서 전술된 원통형 방출 측정 단위를 사용하여 이들 세 시료 모두의 전자 방출을 측정하였다. 이 데이터를 도 10에 나타냈는데, 방출이 탑코팅이 존재하거나 존재하지 않는 상이한 와이어 상에서 일어났다.

본 발명의 구체적인 실시 태양이 전술되어 있긴 하지만, 당 기술 분야의 숙련인에게 본 발명이 본 발명의 정수 또는 본질적인 속성으로부터 벗어남없이 다수의 변형, 대체 및 재배열이 가능하다고 잘못 이해될 것이다. 전술한 명세서 보다는 본 발명의 범위를 나타내는 추가의 청구의 범위를 참고하라.

Claims (11)

1. 어니일링된 탄소 수트를 포함하는 전장 방출재.
2. 제1항에 있어서, 어니일링된 탄소 수트가 약 20 ㎛ 미만의 입자 크기를 갖는 전장 방출재.
3. 제1항에 있어서, 어니일링된 탄소 수트가 1 ㎛ 미만의 입자 크기를 갖는 전장 방출재.
4. 제2항에 있어서, 어니일링된 탄소 수트가 약 50 내지 100 ㎚의 입자 크기를 갖는 전장 방출재.
5. 기판의 표면에 부착되어 있는 어니일링된 탄소 수트로 이루어진 전장 방출 캐쏘드.
6. 제5항에 있어서, 기판이 평면인 전장 방출 캐쏘드.
7. 제5항에 있어서, 기판이 섬유인 전장 방출 캐쏘드.
8. 제5항에 있어서, 기판이 금속 와이어인 전장 방출 캐쏘드.
9. 제8항에 있어서, 금속 와이어가 니켈인 전장 방출 캐쏘드.
10. 제8항에 있어서, 금속 와이어가 텅스텐인 전장 방출 캐쏘드.
11. 제8항에 있어서, 금속 와이어가 구리인 전장 방출 캐쏘드.