发明名称 电场发射型电子源及其制法
摘要 电子源(10)配置有n型矽基板(1)当作导电基板,漂移层(6)由氧化之多孔状多晶矽所构成而形成于该矽基板(1)之主表面上,及当作导电薄膜之表面电极(7)形成于该漂移层(6)之上,用于形成该表面电极(7)之方法包含形成由Cr所构成之第一层于该漂移层(6)之上,形成由Au所构成之第二层于该第一层之上,及使该两层合金化之步骤,该表面电极(7)具有较高的黏着性以用于该漂移层白及/或经时的稳定性,此外,该表面电极(7)相较于Cr之单一物质会具有较低的状态密度于接近所发射之电子的能量之能量区中,在该表面电极(7)之中,该等电子之发散会更少,使得电子发射效率会更高。
申请公布号 TW477998 申请公布日期 2002.03.01
申请号 TW089121844 申请日期 2000.10.18
申请人 松下电工股份有限公司 发明人 栎原勉;相泽浩一;渡部祥文;菰田卓哉;本多由明;幡井崇
分类号 H01J1/30 主分类号 H01J1/30
代理机构 代理人 林志刚 台北巿南京东路二段一二五号七楼
主权项 1.一种电场发射型电子源,包含:导电基板;强电场漂移层,形成于该导电基板之表面上;以及导电薄膜,形成于该强电场漂移层之上,其中从该导电基板射入于该强电场漂移层之内的电子会漂移在该强电场漂移层之中,而藉此一方式,即,该导电薄膜扮演相对于该导电基板为正电极之方式,施加电压于该导电薄膜与该导电基板之间而透过该导电薄膜向外地发射,其中该导电薄膜具有低的状态密度于接近所发射之电子的能量之能量区之中,及具有高黏着性以用于该强电场漂移层及高升华焓之至少之一。2.一种电场发射型电子源,包含:第一电极;表面电极,由导电薄膜所构成,该表面电极扮演第二电极;以及强电场漂移层,配置于该第一电极与该表面电极之间,其中由于电场系产生于当电压系以此一方式施加于该第一电极与该表面电极之间,即,以该表面电极相较于该第一电极而具有较高电位之方式时,电子会穿过自该第一电极至该表面电极,其中该导电薄膜包含:第一材料,具有高黏着性以用于该强电场漂移层及高升华焓之至少之一;及第二材料,其状态密度在接近于所发射之电子的能量之能量区中系低于该第一材料之状态密度,该薄膜之状态密度在接近于所发射之电子的能量之能量区中系低于该第一材料之状态密度。3.如申请专利范围第1项之电场发射型电子源,其中该金属层包含:第一材料,具有高黏着性以用于该强电场漂移层及高升华焓之至少之一;及第二材料,其状态密度在接近于所发射之电子的能量之能量区中系低于该第一材料之状态密度,该金属层之状态密度在附近于所发射之电子的能量之能量区中系低于该第一材料之状态密度。4.如申请专利范围第3项之电场发射型电子源,其中该强电场漂移层系由多孔状材料所构成,该多孔状材料至少包含:多晶矽柱,奈米大小尺寸之微晶矽颗粒,插置于该等多晶矽柱之中,及绝缘膜,形成于该等微晶矽颗粒之表面上,各该等绝缘膜具有厚度小于该微晶矽颗粒之晶粒直径。5.如申请专利范围第3项之电场发射型电子源,其中该导电薄膜系由至少含两金属材料之金属层所构成,其中在该等金属材料之d轨道中之电子会产生拼合轨道以降低该金属层之状态密度于接近所发射之电子的能量之能量区之中。6.如申请专利范围第3项之电场发射型电子源,其中该金属层包含金属材料,其中具有高黏着性以用于该强电场漂移层及/或高升华焓之第一金属与其状态密度在接近于所发射之电子的能量之能量区中系低的第二金属以原子之准位混合在一起而形成合金,或化学地结合在一起而形成合成物。7.如申请专利范围第6项之电场发射型电子源,其中该金属层至少包含Au。8.如申请专利范围第6项之电场发射型电子源,其中该金属层至少包含Cr。9.一种电场发射型电子源之制造方法,该电场发射型电子源具有:导电基板;强电场漂移层,形成于该导电基板之表面上;以及导电薄膜,形成于该强电场漂移层之上,其中从该导电基板注射于该强电场漂移层之内的电子会漂移在该强电场漂移层之中,而藉此一方式,即,该导电薄膜扮演相对于该导电基板为正电极之方式,施加电压于该导电薄膜与该导电基板之间而透过该导电薄膜向外地发射,其中该导电薄膜包含金属层,其中该金属层至少具有高黏着性以用于该强电场漂移层及/或高升华焓之第一金属,及其状态密度在接近于所发射之电子的能量之能量区中系低的第二金属,该方法包含下列步骤:至少配装该第一及第二金属于该强电场漂移层;以及执行稳定化处理以用于合金化或化学地结合该第一及第二金属在一起而形成该金属层。10.如申请专利范围第9项之方法,其中该稳定化处理系藉施加UV(紫外)射线于配置在最外位置处之该金属的表凹。11.如申请专利范围第9项之方法,其中该稳定化处理系执行而施加臭氧于配置在最外位置处之该金属的表面。12.如申请专利范围第9项之方法,其中该稳定化处理系藉施加UV射线于配置在最外位置处之该金属表面而加热该金属层予以执行。13.如申请专利范围第9项之方法,其中该稳定化处理系藉施加UV射线及臭氧于配置在最外位置处之该金属表面而加热该金属层予以执行。14.如申请专利范围第9项之方法,其中该第一及第二金属系藉层叠该第一及第二金属于该强电场漂移层之上而配装于该强电场漂移层。15.如申请专利范围第14项之方法,其中在该层叠步骤之期间该层叠之第一金属系形成于该强电场漂移层之上而该层叠之第二金属则形成于最接近该表面电极的位置。16.如申请专利范围第14项之方法,其中该第一及第二金属系利用交替之喷镀法予以层叠。17.如申请专利范围第14项之方法,其中该第一及第二金属系利用气相沈积法予以层叠。18.如申请专利范围第9项之方法,其中该第一及第二金属系以此一状态配装于该强电场漂移层,即,以该第一及第二金属混合在一起之状态。19.如申请专利范围第18项之方法,其中该第一及第二金属系藉同时地喷镀该第一及第二金属于该强电场漂移层之上而配装于该强电场漂移层。20.如申请专利范围第18项之方法,其中该第一及第二金属系藉同时地沈积该第一及第二金属于该强电场漂移层之上而配装于该强电场漂移层。21.一种电场发射型电子源之制造方法,该电场发射型电子源具有:导电基板;强电场漂移层,形成于该导电基板之表面上;以及导电薄膜,形成于该强电场漂移层之上,其中从该导电基板注射于该强电场漂移层之内的电子会漂移在该强电场漂移层之中,而藉此一方式,即,该导电薄膜扮演相对于该导电基板为正电极之方式,施加电压于该导电薄膜与该导电基板之间而透过该导电薄膜向外地发射,其中该导电薄膜包含金属层,其中该金属层至少具有高黏着性以用于该强电场漂移层及/或高升华焓之第一金属,及其状态密度在接近于所发射之电子的能量之能量区中系低的第二金属,而以原子的准位混合在一起以形成合金或化学地结合在一起以形成合成物,而该等金属之d轨道中之该等电子会产生拼合轨道,该方法包含下一步骤:配装由其中该第一及第二金属已合金化或化学地结合之来源或标的物之蒸气的或细微的颗粒于该强电场漂移层而藉此形成该金属层。22.如申请专利范围第21项之方法,其中该标的物之该等细微颗粒系藉喷镀该标的物于该强电场漂移层之上而配装于该强电场漂移层。23.如申请专利范围第21项之方法,其中该标的物之该蒸气系藉沈积该标的物于该强电场漂移层之上而配装于该强电场漂移层。24.一种电场发射型电子源之制造方法,该电场发射型电子源具有:导电基板;强电场漂移层,形成于该导电基板之表面上;以及导电薄膜,形成于该强电场漂移层之上,其中从该导电基板注射于该强电场漂移层之内的电子会漂移在该强电场漂移层之中,而藉此一方式,即,该导电薄膜扮演相对于该导电基板为正电极之方式,施加电压于该导电薄膜与该导电基板之间而透过该导电薄膜向外地发射,其中该导电薄膜包含金属层,其中该金属层至少具有高黏着性以用于该强电场漂移层及/或高升华焓之第一金属,及其状态密度在接近于所发射之电子的能量之能量区中系低的第二金属,而以原子的准位混合在一起以形成合金或化学地结合在一起以形成合成物,而该等金属之d轨道中之该等电子会产生拼合轨道,该方法包含下一步骤:配装置少该第一及第二金属,其系以小尺寸形成,使得该第一及第二金属可自然地合金化或化学地结合在一起于该强电场漂移层而形成该金属层。25.如申请专利范围第24项之方法,其中该第一及第二金属系以此一状态配装于该强电场漂移层,即,以该第一金属之薄层与该第二金属之薄膜交替地层叠之状态。26.如申请专利范围第24项之方法,其中该第一及第二金属系以此一状态配装于该强电场漂移层,即,以该第一金属之细微颗粒及该第二金属之细微颗粒混合在一起之状态。图式简单说明:第1图系根据本发明之电场发射型电子源(下文中仅称为〝电子源〞)的剖面正视图;第2A图系显示所发射电子之能量分布的图形;第2B,2C及2D图系图形,分别地显示第1图所示之电子源中之Cr,Au及表面电极之状态密度。第3A至3E图系剖面正视图,显示第1图中所示电子源的制造方法之主要步骤中之中间产物或最终产物;第4A至4C图系图形,分别地显示第1图中所示电子源之表面电极在最外,中间及最内位置处之元素构成,该等元素构成系藉由使用XMA之元素分析予以获得;第5A至5C图系图形,分别地显示用于比较用途所制备之表面电极在最上方,中间及最内位置处之元素构成,该等元素构成系藉由使用XMA之元素分析予以获得;第6图系图形,以沿深度之方向来显示表面电极中之Cr含量及Au含量之轮廓;第7图系图形,显示有关利用由Au及Cr所构成之表面电极之电子源的发射电流Ie与DC电压Vps间之关系;第8图系图形,显示有关利用由Pt所构成之表面电极之电子源的发射电流Ie与DC电压Vps间之关系;第9图系习知电场发射型电子源之剖面正视图,该电子源系根据本发明电子源的基础;第10图系示意图,用于解说第9图中所示电子源中之电子发射机制之原理;以及第11图系示意图,用于解说第9图中所示之电子源之漂移层中的电子发射机制。
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