JPS6280937A - 高性能フイ−ルドエミツタ−の製造方法 - Google Patents
高性能フイ−ルドエミツタ−の製造方法Info
- Publication number
- JPS6280937A JPS6280937A JP60219834A JP21983485A JPS6280937A JP S6280937 A JPS6280937 A JP S6280937A JP 60219834 A JP60219834 A JP 60219834A JP 21983485 A JP21983485 A JP 21983485A JP S6280937 A JPS6280937 A JP S6280937A
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- Japan
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- manufacturing
- field emitter
- field
- high performance
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- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は÷高性能÷特性を示すフィールドエミッターの
製造方法に関する。
製造方法に関する。
フィールドエミッターからの放射電流は、高輝度、可干
渉性９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。
渉性９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、フィールドエミッターとしては、Ｗが実用化され
てきたが、このフィールドエミッ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。
てきたが、このフィールドエミッ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ィールドエミッターも
知られている。しかし、このフィールドエミッターから
の放射電子は、チッ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。
知られている。しかし、このフィールドエミッターから
の放射電子は、チッ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ィールドエ
ミッターの問題点をな（するためになされたもので、そ
の目的は電流安定性がよ（、高輝度で電子放射特性の優
れたフィールドエミッターの製造方法を提供する１こあ
る。
ミッターの問題点をな（するためになされたもので、そ
の目的は電流安定性がよ（、高輝度で電子放射特性の優
れたフィールドエミッターの製造方法を提供する１こあ
る。
発明の構成
本発明者らは前記目的を達成するため鋭意研究の結果、
炭窒化チタン（ＴｉＣｘＮｙ、ｏ、ｓくｘ＋ｙくｘ ）
単結晶エミッター（以下、Ｔ１ＣＮエミッターと略記す
る）を炭化水素ガス中で９００〜１４００℃で熱処理し
て、該エミッ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
ミッションパターンが変化し、安定な電流特性を示すフ
ィールドエミッターが得られることを究明し仕だ。この
知見に基いて本発明を完成した。
炭窒化チタン（ＴｉＣｘＮｙ、ｏ、ｓくｘ＋ｙくｘ ）
単結晶エミッター（以下、Ｔ１ＣＮエミッターと略記す
る）を炭化水素ガス中で９００〜１４００℃で熱処理し
て、該エミッ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
ミッションパターンが変化し、安定な電流特性を示すフ
ィールドエミッターが得られることを究明し仕だ。この
知見に基いて本発明を完成した。
本発明の曳行は、Ｔ１ＣＮエミッターを、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−トで１０７Ｖ／＋ａｎ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
特性を示すフィールドエミッターの製造方法にある。
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−トで１０７Ｖ／＋ａｎ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
特性を示すフィールドエミッターの製造方法にある。
本発明において使用するＴ１ＣＮエミッターは、炭窒化
チタン単結晶ロッドから切り出した、例えば、０．２Ｘ
０．２Ｘ３＋ｒｔｎのＷＪ方体の先端を電解研磨法によ
り約０．１μｍの先端径とし、このエミッターを超高真
空下で１５００℃でフラッシュ加熱する。これにより清
浄表面とすると共にチップ先端を（１００）、 （１
１１）＋ＴＩＩで覆われた形状のものにする。例えば、
Ｔ１ＣＮ ＜ １１０ ＞エミッターの場合は第１図に
示すような形状のものとなる。このＴ１ＣＮ＜ １１０
＞エミッターからのエミッションパターンは第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っ
た部分を示す。）これはチップ先端の（１００）、
（１１１）の各結晶面から作られる尖った部分からのエ
ミッションに対応する。このＴ１ＣＮのエミッションパ
ターンは電界強度の大きい個所からの電子のエミッショ
ンで説明できる。
チタン単結晶ロッドから切り出した、例えば、０．２Ｘ
０．２Ｘ３＋ｒｔｎのＷＪ方体の先端を電解研磨法によ
り約０．１μｍの先端径とし、このエミッターを超高真
空下で１５００℃でフラッシュ加熱する。これにより清
浄表面とすると共にチップ先端を（１００）、 （１
１１）＋ＴＩＩで覆われた形状のものにする。例えば、
Ｔ１ＣＮ ＜ １１０ ＞エミッターの場合は第１図に
示すような形状のものとなる。このＴ１ＣＮ＜ １１０
＞エミッターからのエミッションパターンは第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っ
た部分を示す。）これはチップ先端の（１００）、
（１１１）の各結晶面から作られる尖った部分からのエ
ミッションに対応する。このＴ１ＣＮのエミッションパ
ターンは電界強度の大きい個所からの電子のエミッショ
ンで説明できる。
このようにして得られたＴ１ＣＮエミッターの表面に炭
素膜を形成させる。炭素膜の形成は、Ｔ１ＣＮエミッタ
ーを炭化水素ガス中で９００〜１４００℃で加熱するこ
とによって得られる。その加熱時間は１００Ｌ（ラング
ミュア−９Ｌ ＝ １Ｏ−６Ｔｏｒｒ Ｘ ｓｅ ｃ
）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 Ｘ １Ｏ−６Ｔｏ ｒ ｒ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。
素膜を形成させる。炭素膜の形成は、Ｔ１ＣＮエミッタ
ーを炭化水素ガス中で９００〜１４００℃で加熱するこ
とによって得られる。その加熱時間は１００Ｌ（ラング
ミュア−９Ｌ ＝ １Ｏ−６Ｔｏｒｒ Ｘ ｓｅ ｃ
）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 Ｘ １Ｏ−６Ｔｏ ｒ ｒ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ップから超高
真空下で全電流１０〜２０μＡで３０分以上電子ビーム
を放射し、１０７Ｖ／■以上の強電界を印加する。これ
により、エミッションパターンは第２図から第３図のも
のに変化する。
真空下で全電流１０〜２０μＡで３０分以上電子ビーム
を放射し、１０７Ｖ／■以上の強電界を印加する。これ
により、エミッションパターンは第２図から第３図のも
のに変化する。
なお、斜線部分が電子ビームのあった個所で、点線で示
す部分は清浄表面からのエミッションパターンを示す。
す部分は清浄表面からのエミッションパターンを示す。
なお、炭化水素ガス中でのチップの加熱温度を９００℃
以下、 １４００℃以−ヒにするとエミッションパタ
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。
以下、 １４００℃以−ヒにするとエミッションパタ
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？２７．られたフィールドエミッターは
電流雑音は±０．２％以下、ドリフト十０．２％／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。
電流雑音は±０．２％以下、ドリフト十０．２％／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 Ｘ １０−” Ｔｏｒｒ
、印加電圧１５００■で行ったものである。
、印加電圧１５００■で行ったものである。
実施例
先端径０．１μｍのＴｉＣ０，９５ＮＯＯＩ ＜ １１
０ ＞フィールドエミッターを超高真空下にセットし、
１５００℃にフラッシュ加熱した。この真空系にエチレ
ンガスを導入し、５ Ｘ １０’Ｔｏｒｒの真空度にし
た後、１１００℃で３０分間加熱してチップ表面に炭素
膜を形成させた。この後、３．５ Ｘ １０．−１１Ｔ
ｏｕｒの真空下で全電流１０μＡを３０分以上放射しく
１０７■／ｃｍ以上の強Ｔｋｉ界の印加）続けてエミッ
ションパターンを変化させた。
０ ＞フィールドエミッターを超高真空下にセットし、
１５００℃にフラッシュ加熱した。この真空系にエチレ
ンガスを導入し、５ Ｘ １０’Ｔｏｒｒの真空度にし
た後、１１００℃で３０分間加熱してチップ表面に炭素
膜を形成させた。この後、３．５ Ｘ １０．−１１Ｔ
ｏｕｒの真空下で全電流１０μＡを３０分以上放射しく
１０７■／ｃｍ以上の強Ｔｋｉ界の印加）続けてエミッ
ションパターンを変化させた。
上記製法によって得たフィールドエミッターの電流雑音
は±０．２９６以下、ドリフトは±０．２９６／ｈｒ以
下でその電流特性は第４図に示す通りであった。
は±０．２９６以下、ドリフトは±０．２９６／ｈｒ以
下でその電流特性は第４図に示す通りであった。
第１図はＴ１ＣＮ ＜ １１０ ＞エミッターの１５０
０℃フラッシュ加熱後の先端形状、第２図は第１図のエ
ミッターからのエミッションパターン、第３図は第１図
のエミッターチップの表面に炭素皮膜を形成させた後の
エミッションパターン、第４図は本発明の方法で製造し
たエミッ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 ｘ １０ ”−” Ｔｏ
ｒ ｒ ｅ 印加電圧１５００ Ｖである。 特許出願人 １、科学技術庁無機材質研究所長後藤 優
０℃フラッシュ加熱後の先端形状、第２図は第１図のエ
ミッターからのエミッションパターン、第３図は第１図
のエミッターチップの表面に炭素皮膜を形成させた後の
エミッションパターン、第４図は本発明の方法で製造し
たエミッ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 ｘ １０ ”−” Ｔｏ
ｒ ｒ ｅ 印加電圧１５００ Ｖである。 特許出願人 １、科学技術庁無機材質研究所長後藤 優
Claims (1)
- 炭窒化チタン単結晶エミッターを、炭化水素ガス中で９
００〜１４００℃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１０＾７Ｖ／ｃｍ以上の強電
界を印加することを特徴とする高性能フィールドエミッ
ターの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60219834A JPS6280937A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 高性能フイ−ルドエミツタ−の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60219834A JPS6280937A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 高性能フイ−ルドエミツタ−の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6280937A true JPS6280937A (ja) | 1987-04-14 |
| JPH0577133B2 JPH0577133B2 (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=16741777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60219834A Granted JPS6280937A (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 高性能フイ−ルドエミツタ−の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6280937A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63279535A (ja) * | 1987-05-08 | 1988-11-16 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 炭窒化ニオブフイ−ルドエミツタ−の製造方法 |
-
1985
- 1985-10-02 JP JP60219834A patent/JPS6280937A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63279535A (ja) * | 1987-05-08 | 1988-11-16 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 炭窒化ニオブフイ−ルドエミツタ−の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0577133B2 (ja) | 1993-10-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |