JPH0434253B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0434253B2 JPH0434253B2 JP27522184A JP27522184A JPH0434253B2 JP H0434253 B2 JPH0434253 B2 JP H0434253B2 JP 27522184 A JP27522184 A JP 27522184A JP 27522184 A JP27522184 A JP 27522184A JP H0434253 B2 JPH0434253 B2 JP H0434253B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- emitter
- field
- carbon film
- single crystal
- hydrocarbon gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
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- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
- H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は高安定電子放射特性を示すフイールド
エミツターの製造方法に関する。
エミツターの製造方法に関する。
フイールドエミツターからの放射電流は、高輝
度、可干渉性、点光源などの優れた性質を示す。
これは電子線露光機、低加速SEM、分析電子顕
微鏡などの電子源として重要である。
度、可干渉性、点光源などの優れた性質を示す。
これは電子線露光機、低加速SEM、分析電子顕
微鏡などの電子源として重要である。
従来技術
従来、フイールドエミツターとしては、Ｗが実
用化されてきたが、このフイールドエミツターは
電流の安定性に問題があり、時間と共に大幅に減
衰すると共に電流変動も大きいので、広い応用を
疎外している。
用化されてきたが、このフイールドエミツターは
電流の安定性に問題があり、時間と共に大幅に減
衰すると共に電流変動も大きいので、広い応用を
疎外している。
また炭化チタン単結晶からなるフイールドエミ
ツターも知られている。しかし、このフイールド
エミツターからの放射電子は、チツプ先端近傍か
ら放射状に放出され、いくつかの電子ビーム塊に
分れる問題点がある。
ツターも知られている。しかし、このフイールド
エミツターからの放射電子は、チツプ先端近傍か
ら放射状に放出され、いくつかの電子ビーム塊に
分れる問題点がある。
発明の目的
本発明は従来の炭化チタン単結晶からなるフイ
ールドエミツターの問題点をなくするためになさ
れたもので、その目的は電流安定性がよく、高輝
度で電子放射特性の優れたフイールドエミツター
の製造方法を提供するにある。
ールドエミツターの問題点をなくするためになさ
れたもので、その目的は電流安定性がよく、高輝
度で電子放射特性の優れたフイールドエミツター
の製造方法を提供するにある。
発明の構成
本発明者らは前記目的を達成するための鋭意研
究の結果、炭化チタン単結晶エミツターを炭化水
素ガス中で900〜1400℃で熱処理して、該エミツ
ターの表面に炭素膜を形成させた後、超高真空下
で107Ｖ／cm以上の強電界を印加すると、エミツ
シヨンパターンが変化し、安定な電流特性を示す
フイールドエミツターが得られることを究明し得
た。この知見に基いて本発明を完成した。
究の結果、炭化チタン単結晶エミツターを炭化水
素ガス中で900〜1400℃で熱処理して、該エミツ
ターの表面に炭素膜を形成させた後、超高真空下
で107Ｖ／cm以上の強電界を印加すると、エミツ
シヨンパターンが変化し、安定な電流特性を示す
フイールドエミツターが得られることを究明し得
た。この知見に基いて本発明を完成した。
本発明の要旨は、炭化チタン単結晶エミツター
を、炭化水素ガス中で900〜1400℃で熱処理して、
その表面に炭素膜を形成させた後、超高真空下で
107Ｖ／cm以上の強電界を印加することを特徴と
する高安定電子放射特性を示すフイールドエミツ
ターの製造方法にある。
を、炭化水素ガス中で900〜1400℃で熱処理して、
その表面に炭素膜を形成させた後、超高真空下で
107Ｖ／cm以上の強電界を印加することを特徴と
する高安定電子放射特性を示すフイールドエミツ
ターの製造方法にある。
本発明において使用する炭化チタン単結晶エミ
ツターは、TiC単結晶ロツドから切り出した、例
えば、0.2×0.2×３mmの直方体の先端を電解研磨
法により約0.1μｍの先端径とし、このエミツター
を超高真空下で1500℃でフラツシユ加熱する。こ
れにより清浄表面とすると共にチツプ先端を
（100），（111）面で覆われた形状のものにする。
例えば、TiC＜110＞エミツターの場合は第１図
に示すような形状のものとなる。このTiC＜110
＞エミツターからのエミツシヨンパターンは第２
図に示すようになる。（なお、斜線部分は電子ビ
ームのあたつた部分を示す。）これはチツプ先端
の（100），（111）の各結晶面から作られる尖つた
部分からのエミツシヨンに対応する。このTiCの
エミツシヨンパターンは電界強度の大きい個所か
らの電子のエミツシヨンで説明できる。
ツターは、TiC単結晶ロツドから切り出した、例
えば、0.2×0.2×３mmの直方体の先端を電解研磨
法により約0.1μｍの先端径とし、このエミツター
を超高真空下で1500℃でフラツシユ加熱する。こ
れにより清浄表面とすると共にチツプ先端を
（100），（111）面で覆われた形状のものにする。
例えば、TiC＜110＞エミツターの場合は第１図
に示すような形状のものとなる。このTiC＜110
＞エミツターからのエミツシヨンパターンは第２
図に示すようになる。（なお、斜線部分は電子ビ
ームのあたつた部分を示す。）これはチツプ先端
の（100），（111）の各結晶面から作られる尖つた
部分からのエミツシヨンに対応する。このTiCの
エミツシヨンパターンは電界強度の大きい個所か
らの電子のエミツシヨンで説明できる。
このようにして得られたTiC単結晶エミツター
の表面に炭素膜を形成させる。炭素膜の形成は、
TiCエミツターを炭化水素ガス中で900〜1400℃
で加熱することによつて得られる。その加熱時間
は100L（ラングミユアー、Ｌ＝10-6Torr×sec）
以上とする。即ち、炭化水素ガスを超高真空装置
に導入し、真空度が５×100-6Torrの場合は20秒
以上の処理時間が必要である。炭化水素ガスとし
ては、エチレン、メタン等が挙げられる。しかし
これに限定されるものではない。
の表面に炭素膜を形成させる。炭素膜の形成は、
TiCエミツターを炭化水素ガス中で900〜1400℃
で加熱することによつて得られる。その加熱時間
は100L（ラングミユアー、Ｌ＝10-6Torr×sec）
以上とする。即ち、炭化水素ガスを超高真空装置
に導入し、真空度が５×100-6Torrの場合は20秒
以上の処理時間が必要である。炭化水素ガスとし
ては、エチレン、メタン等が挙げられる。しかし
これに限定されるものではない。
このようにして表面に炭素膜を形成したチツプ
から超高真空下で全電流10〜20μAで30分以上電
子ビームを放射する。10〜20μAの全電流をチツ
プから取り出すためには、107Ｖ／cm以上の強電
界を印加する必要がある。これにより、エミツシ
ヨンパターンは第２図から第３図のものに変化す
る。これは、表面に形成された炭素膜の炭素原子
が強電界の印加によりチツプ先端に移動するため
と考えられる。
から超高真空下で全電流10〜20μAで30分以上電
子ビームを放射する。10〜20μAの全電流をチツ
プから取り出すためには、107Ｖ／cm以上の強電
界を印加する必要がある。これにより、エミツシ
ヨンパターンは第２図から第３図のものに変化す
る。これは、表面に形成された炭素膜の炭素原子
が強電界の印加によりチツプ先端に移動するため
と考えられる。
なお、斜線部分が電子ビームのあたつた個所
で、点線で示す部分は清浄表面からのエミツシヨ
ンパターンを示す。
で、点線で示す部分は清浄表面からのエミツシヨ
ンパターンを示す。
なお、炭化水素ガス中でのチツプの加熱温度を
900℃未満にすると炭化水素ガスが分解せず、ま
た1400℃超にすると炭素膜の蒸発や表面から内部
への炭素原子の拡散が大きくなり、いずれの場合
も表面に炭素膜が形成されないので、エミツシヨ
ンパターンは第２図のままであり、第３図に示す
パターンには変化しない。また電子放射特性も改
善されない。
900℃未満にすると炭化水素ガスが分解せず、ま
た1400℃超にすると炭素膜の蒸発や表面から内部
への炭素原子の拡散が大きくなり、いずれの場合
も表面に炭素膜が形成されないので、エミツシヨ
ンパターンは第２図のままであり、第３図に示す
パターンには変化しない。また電子放射特性も改
善されない。
このようにして得られたフイールドエミツター
は電流雑音は±0.2％以下、ドリフト±0.2％／hr
以下の優れた特性を示す。その電流特性は第４図
に示す通りであり、一定の電流値を示し極めて安
定である。
は電流雑音は±0.2％以下、ドリフト±0.2％／hr
以下の優れた特性を示す。その電流特性は第４図
に示す通りであり、一定の電流値を示し極めて安
定である。
この実験条件は真空度3.5×10-11Torr、印加電
圧1500Vで行つたものである。
圧1500Vで行つたものである。
実施例
先端径0.1μｍのTiC0.96＜110＞フイールドエミ
ツターを超高真空下にセツトし、1500℃にフラツ
シユ加熱した。この真空系にエチレンガスを導入
し、５×10-6Torrの真空度にした後、1100℃で
30分間加熱してチツプ表面に炭素膜を形成させ
た。この後、3.5×10-11Torrの真空下で全電流
10μAを30分以上放射し（107Ｖ／cm以上の強電界
の印加）続けてエミツシヨンパターンを変化させ
た。
ツターを超高真空下にセツトし、1500℃にフラツ
シユ加熱した。この真空系にエチレンガスを導入
し、５×10-6Torrの真空度にした後、1100℃で
30分間加熱してチツプ表面に炭素膜を形成させ
た。この後、3.5×10-11Torrの真空下で全電流
10μAを30分以上放射し（107Ｖ／cm以上の強電界
の印加）続けてエミツシヨンパターンを変化させ
た。
上記製法によつて得たフイールドエミツターの
電流雑音は±0.2％以下、ドリフトは±0.2％／hr
以下でその電流特性は第４図に示す通りであつ
た。
電流雑音は±0.2％以下、ドリフトは±0.2％／hr
以下でその電流特性は第４図に示す通りであつ
た。
第１図はTiC＜110＞エミツターの1500℃フラ
ツシユ加熱後の先端形状、第２図は第１図のエミ
ツターからのエミツシヨンパターン、第３図は第
１図のエミツターチツプの表面に炭化皮膜を形成
させた後のエミツシヨンパターン、第４図は本発
明の方法で製造したエミツターの全電流と時間と
の関係図であり、この時の実験条件は真空度3.5
×10-11Torr、印加電圧1500Vである。
ツシユ加熱後の先端形状、第２図は第１図のエミ
ツターからのエミツシヨンパターン、第３図は第
１図のエミツターチツプの表面に炭化皮膜を形成
させた後のエミツシヨンパターン、第４図は本発
明の方法で製造したエミツターの全電流と時間と
の関係図であり、この時の実験条件は真空度3.5
×10-11Torr、印加電圧1500Vである。
Claims (1)
- １ 炭化チタン単結晶エミツターを、炭化水素ガ
ス中で900〜1400℃で熱処理して、その表面に炭
素膜を形成させた後、超高真空下で107Ｖ／cm以
上の強電界を印加することを特徴とする高安定電
子放射特性を示すフイールドエミツターの製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59275221A JPS61153918A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 高安定電子放射特性を示すフイ−ルドエミツタ−の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59275221A JPS61153918A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 高安定電子放射特性を示すフイ−ルドエミツタ−の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61153918A JPS61153918A (ja) | 1986-07-12 |
| JPH0434253B2 true JPH0434253B2 (ja) | 1992-06-05 |
Family
ID=17552389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59275221A Granted JPS61153918A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 高安定電子放射特性を示すフイ−ルドエミツタ−の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61153918A (ja) |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP59275221A patent/JPS61153918A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61153918A (ja) | 1986-07-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |