JPS63257157A - 電子放出素子 - Google Patents
電子放出素子Info
- Publication number
- JPS63257157A JPS63257157A JP62089813A JP8981387A JPS63257157A JP S63257157 A JPS63257157 A JP S63257157A JP 62089813 A JP62089813 A JP 62089813A JP 8981387 A JP8981387 A JP 8981387A JP S63257157 A JPS63257157 A JP S63257157A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- electron
- work function
- metal
- emitting device
- Prior art date
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- Pending
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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〕
本発明は電子放出素子に係り、特に導電性材料上に絶縁
体を挾んで金属材料が積層された構造を有し、前記導電
性材料お、よび金属材料間に電圧を印加することで、前
記金属材料の表面から電子を放出する電子放出素子に関
する。
体を挾んで金属材料が積層された構造を有し、前記導電
性材料お、よび金属材料間に電圧を印加することで、前
記金属材料の表面から電子を放出する電子放出素子に関
する。
従来の電子放出装置で使用される電子放出素子としては
、ＰＮ接合のなだれ降伏を用いたもの、ＰＮ接合に順バ
イアスをかけてＰ層に電子を注入する方式のもの、薄い
絶縁層を金属で挾んだ構造を有するもの（ＭＩＭ型）、
その他に電界放出型や表面伝導型の素子等が提案されて
いる。
、ＰＮ接合のなだれ降伏を用いたもの、ＰＮ接合に順バ
イアスをかけてＰ層に電子を注入する方式のもの、薄い
絶縁層を金属で挾んだ構造を有するもの（ＭＩＭ型）、
その他に電界放出型や表面伝導型の素子等が提案されて
いる。
第２図は、ＭＩＭ ｆｉ電子放出素子の一般的な構成。
を示す模式図である。
ＭＩＭ型の電子放出素子は、同図に示すように、金８４
Ｍ ｓ上に薄い絶縁層Ｉを介して薄い金属Ｍ。
Ｍ ｓ上に薄い絶縁層Ｉを介して薄い金属Ｍ。
が積層形成された構造を有している。そして、金属Ｍ、
の仕事関数ｍφよシ大きな電圧Ｖを金属Ｍ１およびＭ２
間に印加することによって、絶縁層重をトンネルした電
子のうち真空準位より大きなエネルギーを有するものが
金属Ｍ２表面から放出される。
の仕事関数ｍφよシ大きな電圧Ｖを金属Ｍ１およびＭ２
間に印加することによって、絶縁層重をトンネルした電
子のうち真空準位より大きなエネルギーを有するものが
金属Ｍ２表面から放出される。
上記のＭＩＭ型電子電子放出素子いて、電子放出効率を
向上させる方法の１つとして、金属Ｍ２表面の仕事関数
を低下させるためにＣｓ等の低仕事関数材層を形成する
方法がある。しかしながら、低仕事関数材は一般的に化
学的に不安定であり、層形成が難しいという問題点があ
った。
向上させる方法の１つとして、金属Ｍ２表面の仕事関数
を低下させるためにＣｓ等の低仕事関数材層を形成する
方法がある。しかしながら、低仕事関数材は一般的に化
学的に不安定であり、層形成が難しいという問題点があ
った。
本発明は、低仕事関数材層を安定して形成することが可
能でアシ、且つこの低仕事関数材層を金属層として用い
ることの可能な電子放出素子を提供することを目的とす
る。
能でアシ、且つこの低仕事関数材層を金属層として用い
ることの可能な電子放出素子を提供することを目的とす
る。
本発明の電子放出素子は、導電性材料上に絶縁体を挾ん
で金属材料が形成された構造を有し、前記導電性材料お
よび金属材料間に電圧を印加することで、前記金属材料
の表面から電子を放出する電子放出素子において、 前記金属材料がその一部が酸化された低仕事関数材から
なり、前記絶縁体が緻密な絶縁層と前記低仕事関数材を
拡散させた粗い絶縁層とからなることを特徴とする。
で金属材料が形成された構造を有し、前記導電性材料お
よび金属材料間に電圧を印加することで、前記金属材料
の表面から電子を放出する電子放出素子において、 前記金属材料がその一部が酸化された低仕事関数材から
なり、前記絶縁体が緻密な絶縁層と前記低仕事関数材を
拡散させた粗い絶縁層とからなることを特徴とする。
本発明は、絶縁層の一部を粗い絶縁層で構成することに
より低仕事関数材を拡散させやすい構造とし、拡散させ
た低仕事関数材から析出した低仕事関数材及び残留した
低仕事関数材を金属層とすることにより、絶縁層をトン
ネリングした′電子を低エネルギーで電子放出可能とし
、また低仕事関数材からなる金属層を凹凸形状とするこ
とにより、高電界を生じさせるものであり、さらに金１
４Ｊｆｉを構成する低仕事関数材の一部を酸化させるこ
とによシ、金属Ｊ−の安定化を図ったものである。
より低仕事関数材を拡散させやすい構造とし、拡散させ
た低仕事関数材から析出した低仕事関数材及び残留した
低仕事関数材を金属層とすることにより、絶縁層をトン
ネリングした′電子を低エネルギーで電子放出可能とし
、また低仕事関数材からなる金属層を凹凸形状とするこ
とにより、高電界を生じさせるものであり、さらに金１
４Ｊｆｉを構成する低仕事関数材の一部を酸化させるこ
とによシ、金属Ｊ−の安定化を図ったものである。
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明の電子放出素子の一実施例の構成を示す
既略図である。
既略図である。
同図において、１は導１！層たるＡｔ層である。なお、
導電層としてはＡｔ等の金属の他に８１等の半導体を用
いることもできる。２１はＡｔ層１上に設けられた緻密
な絶縁層たるＡ４２０３Ｊ−であシ、２．はＡｔ２０３
Ｉ偏２１上に設けられた粗い絶縁層たるＡｔ２０５層で
ある。このＡｔ２０３層２．には低仕事関数材（例えば
、Ｃｓ等のアルカリ金属、Ｂａ等のアルカリ土類金属）
からなる金属層３が設けられる。なお、後述するように
金！Ｊ４層３を構成する仕事関数材の一部はＡｔ２０３
層２．中に拡散される。金属層３は配線のだめの金属層
である１１層４と接続される。５はＡｔ２０３層２１及
び２２を他の領域と分離して電子放出素子領域を形成す
るための絶縁領域たる８１０２層である。
導電層としてはＡｔ等の金属の他に８１等の半導体を用
いることもできる。２１はＡｔ層１上に設けられた緻密
な絶縁層たるＡ４２０３Ｊ−であシ、２．はＡｔ２０３
Ｉ偏２１上に設けられた粗い絶縁層たるＡｔ２０５層で
ある。このＡｔ２０３層２．には低仕事関数材（例えば
、Ｃｓ等のアルカリ金属、Ｂａ等のアルカリ土類金属）
からなる金属層３が設けられる。なお、後述するように
金！Ｊ４層３を構成する仕事関数材の一部はＡｔ２０３
層２．中に拡散される。金属層３は配線のだめの金属層
である１１層４と接続される。５はＡｔ２０３層２１及
び２２を他の領域と分離して電子放出素子領域を形成す
るための絶縁領域たる８１０２層である。
Ａ４２０３層２１は厚さ１００〜２００Ｘ程度でろｐ
、 Ａｔｆ熱酸化処理することによって形成される。
、 Ａｔｆ熱酸化処理することによって形成される。
Ａｔ２０３層２．は密度４０〜５０％程度で、厚さ５０
〜２００Ｘ程度であり、Ａｔ２０３をメリト酸浴中で大
電流で電解することによって形成される。
〜２００Ｘ程度であり、Ａｔ２０３をメリト酸浴中で大
電流で電解することによって形成される。
金属層３は低仕事関数材が熱処理に工りＡｔ２０３層２
、に拡散され、一部がＡＬ２０５層２２表面上に析出し
て生成された低仕事関数材及び残留した低仕事関数材か
ら構成される。この金属Ｍ３は、Ａｔ２０３層２．が凹
凸形状であり、且つ少なくともその一部が析出によって
形成されるので、凹凸形状をしている。なお、金属層３
の表面は酸化処理がなされ、低仕事関数材の安定化を図
りている（例えばＣｓ −ＣｓＯ、Ｂａ−ＢａＯ）。
、に拡散され、一部がＡＬ２０５層２２表面上に析出し
て生成された低仕事関数材及び残留した低仕事関数材か
ら構成される。この金属Ｍ３は、Ａｔ２０３層２．が凹
凸形状であり、且つ少なくともその一部が析出によって
形成されるので、凹凸形状をしている。なお、金属層３
の表面は酸化処理がなされ、低仕事関数材の安定化を図
りている（例えばＣｓ −ＣｓＯ、Ｂａ−ＢａＯ）。
このような構造の電子放出素子において、Ａｔ層１と１
１層４との間に所定の電圧を印加すると、緻密なＡ１．
２０３層２．及び粗いＡ４２０３Ｊｆ４２ 、を電子が
トンネリングして金属層３に注入される。金属層３は低
仕事関数材からなるので、低エネルギーで電子放出が可
能であシ、特に本発明においては金属層３の凹凸形状の
ために高電界が生じ、より効率的に電子放出することが
可能となる。
１層４との間に所定の電圧を印加すると、緻密なＡ１．
２０３層２．及び粗いＡ４２０３Ｊｆ４２ 、を電子が
トンネリングして金属層３に注入される。金属層３は低
仕事関数材からなるので、低エネルギーで電子放出が可
能であシ、特に本発明においては金属層３の凹凸形状の
ために高電界が生じ、より効率的に電子放出することが
可能となる。
なお、本発明の電子放出素子においては、粗い絶縁層た
るＡｚ２ｏ３層２１がバイアス抵抗として作動し、緻密
な絶縁層たるＡｔ２０３層２１を通じて入ってくる電子
が制限されるので、′電子放出が異常に増加した場合に
も、電子の供給が制限されて電気的な破壊を生じること
はない。
るＡｚ２ｏ３層２１がバイアス抵抗として作動し、緻密
な絶縁層たるＡｔ２０３層２１を通じて入ってくる電子
が制限されるので、′電子放出が異常に増加した場合に
も、電子の供給が制限されて電気的な破壊を生じること
はない。
以上、詳細に説明したように本発明の電子放出素子によ
れば、絶縁層の一部を粗い絶Ｒ層で構成することにより
低仕事関数材を拡散させやすい構造とすることができ、
拡散させた低仕事関数材から析出した低仕事関数材及び
拡散時に残留した低仕事関数材から金属層を構成するこ
とにより、低エネルギーで電子放出を可能とし且つこの
金属層を凹凸形状としたことにより高電界を生じさせ、
大幅に電子放出効率を向上させることができる。
れば、絶縁層の一部を粗い絶Ｒ層で構成することにより
低仕事関数材を拡散させやすい構造とすることができ、
拡散させた低仕事関数材から析出した低仕事関数材及び
拡散時に残留した低仕事関数材から金属層を構成するこ
とにより、低エネルギーで電子放出を可能とし且つこの
金属層を凹凸形状としたことにより高電界を生じさせ、
大幅に電子放出効率を向上させることができる。
さらに本発明において金属層を構成する低仕事関数材の
一部を酸化させて金属ノーを安定化させることにより、
防湿効率を向上させることが可能となる。
一部を酸化させて金属ノーを安定化させることにより、
防湿効率を向上させることが可能となる。
第１図は本発明の電子放出素子の一実施例の構成を示す
既略図である。 第２図は、Ｎｉ１Ｍ型電子放出素子の一般的な構成を示
す模式図である。 １ 、 ４ ・・・ＡｔノΔ 、 ２．．２．
・・・ Ａｔ２０３ Ｊ〜 、 ３ ・・・ 金属
層、５・・・Ｓ ｒ ０２層。
既略図である。 第２図は、Ｎｉ１Ｍ型電子放出素子の一般的な構成を示
す模式図である。 １ 、 ４ ・・・ＡｔノΔ 、 ２．．２．
・・・ Ａｔ２０３ Ｊ〜 、 ３ ・・・ 金属
層、５・・・Ｓ ｒ ０２層。
Claims (1)
- （１）導電性材料上に絶縁体を挟んで金属材料が積層さ
れた構造を有し、前記導電性材料および金属材料間に電
圧を印加することで、前記金属材料の表面から電子を放
出する電子放出素子において、 前記金属材料がその一部が酸化された低仕事関数材から
なり、前記絶縁体が緻密な絶縁層と前記低仕事関数材を
拡散させた粗い絶縁層とからなることを特徴とする電子
放出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62089813A JPS63257157A (ja) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | 電子放出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62089813A JPS63257157A (ja) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | 電子放出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63257157A true JPS63257157A (ja) | 1988-10-25 |
Family
ID=13981172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62089813A Pending JPS63257157A (ja) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | 電子放出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63257157A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001018839A1 (en) * | 1999-09-06 | 2001-03-15 | Hitachi, Ltd. | Thin-film electron source, process for manufacturing thin-film electron source, and display |
| JP2006236964A (ja) * | 2004-07-15 | 2006-09-07 | Ngk Insulators Ltd | 電子放出素子 |
| JP2013254648A (ja) * | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Sharp Corp | 電子放出素子およびそれを備えた装置 |
-
1987
- 1987-04-14 JP JP62089813A patent/JPS63257157A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001018839A1 (en) * | 1999-09-06 | 2001-03-15 | Hitachi, Ltd. | Thin-film electron source, process for manufacturing thin-film electron source, and display |
| US6570321B1 (en) | 1999-09-06 | 2003-05-27 | Hitachi, Ltd. | Thin-film electron source, process for manufacturing thin-film electron source, and display |
| JP2006236964A (ja) * | 2004-07-15 | 2006-09-07 | Ngk Insulators Ltd | 電子放出素子 |
| JP2013254648A (ja) * | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Sharp Corp | 電子放出素子およびそれを備えた装置 |
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