專利名稱：電子發(fā)射器件、電子源、圖像顯示設(shè)備以及電視設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在電視系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)顯示器以及電子束平版印刷術(shù)系統(tǒng)中的電子發(fā)射器件、電子源、圖像顯示設(shè)備以及電視設(shè)備。
背景技術(shù)：
電子發(fā)射器件包括場(chǎng)發(fā)射類型的電子發(fā)射器件和表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件。
場(chǎng)發(fā)射類型的電子發(fā)射器件和表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件包括具有一對(duì)彼此相對(duì)形成在襯底上的相對(duì)導(dǎo)電膜的橫向型電子發(fā)射器件。
在橫向型電子發(fā)射器件中，取決于外加電壓，不僅當(dāng)器件處于運(yùn)轉(zhuǎn)中而且當(dāng)其處于未運(yùn)轉(zhuǎn)中時(shí)，泄漏電流有時(shí)也會(huì)在這對(duì)導(dǎo)電膜之間流動(dòng)。泄漏電流可為在這對(duì)導(dǎo)電膜之間的襯底表面上流動(dòng)的電流分量、在這對(duì)導(dǎo)電膜之間的襯底中流動(dòng)的電流分量、或由于這對(duì)導(dǎo)電膜之間的輕微接觸而產(chǎn)生的電流分量。
日本專利No.03147267披露了一種用于在一對(duì)導(dǎo)電膜之間的襯底中提供凹入部分以減少泄漏電流的方法。日本專利未審定公開(kāi)號(hào)No.2000-21300披露了一種用于在將一對(duì)導(dǎo)電膜淀積在襯底上之前吸附襯底表面上的氟以防止這對(duì)導(dǎo)電膜之間接觸的方法。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在日本專利No.03147267中所涉及的用于在一對(duì)導(dǎo)電膜之間的襯底中提供凹入部分的方法中，在將這對(duì)導(dǎo)電膜用作掩模的同時(shí)，將這對(duì)導(dǎo)電膜之間的襯底表面蝕刻。這可損壞導(dǎo)電膜。
另一方面，在日本專利未審定公開(kāi)號(hào)No.2000-21300中所涉及的用于吸附襯底表面上的氟的方法中，可避免一對(duì)導(dǎo)電膜之間的接觸，從而可減少泄漏電流。然而，減少在襯底中流動(dòng)的泄漏電流的效果不大。因此，需要泄漏電流上的進(jìn)一步減少。
而且，盡管細(xì)節(jié)是未知的，但是當(dāng)橫向型電子發(fā)射器件連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)電膜之間的泄漏電流有時(shí)增加。
本發(fā)明進(jìn)一步減小了在導(dǎo)電膜之間流動(dòng)的泄漏電流并且防止在器件連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間泄漏電流增加。本發(fā)明提供了可通過(guò)減少泄漏電流而減小功耗和驅(qū)動(dòng)電路成本的電子發(fā)射器件、電子源、圖像顯示設(shè)備、以及電視設(shè)備。
依照一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種電子發(fā)射器件，所述電子發(fā)射器件包括包含鹵素的二氧化硅主體以及形成在所述主體上的一對(duì)導(dǎo)電膜。
依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種電子源，所述電子源包括包含鹵素的二氧化硅主體；多個(gè)電子發(fā)射器件，其中每個(gè)電子發(fā)射器件都包括布置在所述主體上的一對(duì)導(dǎo)電膜；以及連接所述多個(gè)電子發(fā)射器件的布線。在一個(gè)實(shí)施例中，所述電子源被并入到圖像顯示設(shè)備中。因此，圖像顯示設(shè)備包括這樣一種電子源，所述電子源包括包含鹵素的二氧化硅主體；多個(gè)電子發(fā)射器件，其中每個(gè)電子發(fā)射器件都包括布置在所述主體上的一對(duì)導(dǎo)電膜；以及連接所述多個(gè)電子發(fā)射器件的布線。另外，所述圖像顯示設(shè)備還包括發(fā)光元件，所述發(fā)光元件在被從所述電子源發(fā)射出的電子照射時(shí)發(fā)出光線。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述電子源被并入到電視設(shè)備中。因此，所述電視設(shè)備包括圖像顯示設(shè)備、被構(gòu)成得用于通過(guò)選擇圖像信息而接收?qǐng)D像信號(hào)的電路、以及被構(gòu)成得用于向圖像顯示設(shè)備施加電壓以使得圖像顯示設(shè)備根據(jù)圖像信號(hào)顯示圖像的電路。所述圖像顯示設(shè)備還包括電子源和發(fā)光元件，所述發(fā)光元件在被從所述電子源發(fā)射出的電子照射時(shí)發(fā)出光線。所述電子源包括包含鹵素的二氧化硅主體；多個(gè)電子發(fā)射器件，其中每個(gè)電子發(fā)射器件都包括布置在所述主體上的一對(duì)導(dǎo)電膜；以及連接所述多個(gè)電子發(fā)射器件的布線。
依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種電子發(fā)射器件，所述電子發(fā)射器件包括包含鹵素的第一絕緣體、第一絕緣體上的第二絕緣體、以及形成在第二絕緣體上的一對(duì)導(dǎo)電膜。第二絕緣體包含二氧化硅并且在這對(duì)導(dǎo)電膜之間具有凹入部分。另外，第一絕緣體中鹵素的濃度高于第二絕緣體中鹵素的濃度。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種電子源，所述電子源包括第一絕緣體；第一絕緣體上的第二絕緣體；多個(gè)電子發(fā)射器件，其中每個(gè)電子發(fā)射器件都包括形成在第二絕緣體上的一對(duì)導(dǎo)電膜；以及連接所述多個(gè)電子發(fā)射器件的布線。第一絕緣體是由包含鹵素的二氧化硅制成的，而第二絕緣體包含二氧化硅并且在這對(duì)導(dǎo)電膜之間具有凹入部分，并且第一絕緣體中鹵素的濃度高于第二絕緣體中鹵素的濃度。在一個(gè)實(shí)施例中，所述電子源被并入到圖像顯示設(shè)備中。因此，圖像顯示設(shè)備包括電子源和發(fā)光元件，所述發(fā)光元件在被從所述電子源發(fā)射出的電子照射時(shí)發(fā)出光線。所述電子源包括第一絕緣體；第一絕緣體上的第二絕緣體；多個(gè)電子發(fā)射器件，其中每個(gè)電子發(fā)射器件都包括形成在第二絕緣體上的一對(duì)導(dǎo)電膜；以及連接所述多個(gè)電子發(fā)射器件的布線。第一絕緣體是由包含鹵素的二氧化硅制成的，而第二絕緣體包含二氧化硅并且在這對(duì)導(dǎo)電膜之間具有凹入部分，并且第一絕緣體中鹵素的濃度高于第二絕緣體中鹵素的濃度。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述電子源被并入到電視設(shè)備中。因此，所述電視設(shè)備包括圖像顯示設(shè)備、被構(gòu)成得用于通過(guò)選擇圖像信息而接收?qǐng)D像信號(hào)的電路、以及被構(gòu)成得用于向圖像顯示設(shè)備施加電壓以使得圖像顯示設(shè)備根據(jù)圖像信號(hào)顯示圖像的電路。所述圖像顯示設(shè)備包括包含多個(gè)電子發(fā)射器件的電子源。所述顯示設(shè)備還包括連接所述多個(gè)電子發(fā)射器件的布線和發(fā)光元件，所述發(fā)光元件在被從所述電子源發(fā)射出的電子照射時(shí)發(fā)出光線。所述電子源還包括第一絕緣體和第一絕緣體上的第二絕緣體。所述多個(gè)電子發(fā)射器件中的每個(gè)都包括第二絕緣體上的一對(duì)導(dǎo)電膜。第一絕緣體是由包含鹵素的二氧化硅制成的，而第二絕緣體包含二氧化硅并且在這對(duì)導(dǎo)電膜之間具有凹入部分，并且第一絕緣體中鹵素的濃度高于第二絕緣體中鹵素的濃度。
從以下參照附圖所給出的示范性實(shí)施例的描述中可明白本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1A是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所涉及的電子發(fā)射器件的示意性平面圖而圖1B是其示意性截面圖。
圖2A是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例所涉及的電子發(fā)射器件的示意性平面圖而圖2B是其示意性截面圖。
圖3是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例所涉及的電子發(fā)射器件的示意性截面圖。
圖4A到4E是示出了用于制造本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所涉及的電子發(fā)射器件的一種方法的示意性截面圖。
圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所涉及的電子源的示意性頂視圖。
圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所涉及的圖像顯示設(shè)備的示意性透視圖。
圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所涉及的包含電子發(fā)射器件的電視設(shè)備示意性框圖。
圖8A和圖8B是在用于制造本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所涉及的電子發(fā)射器件的工藝中所施加的電壓的波形圖。
圖9是用于測(cè)量本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所涉及的電子發(fā)射器件的電特性的設(shè)備的示意性局部截面圖。
圖10A是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例所涉及的電子發(fā)射器件的示意性平面圖而圖10B是其示意性截面圖。
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施例圖1A和1B是本發(fā)明一個(gè)基本實(shí)施例所涉及的電子發(fā)射器件的示意圖。圖1A是所述電子發(fā)射器件的平面圖而圖1B是其截面圖。所述電子發(fā)射器件包括用作第一絕緣體1的襯底、第一導(dǎo)電膜2、第二導(dǎo)電膜3、第一導(dǎo)電膜2與第二導(dǎo)電膜3之間的間隙6、以及形成在第一絕緣體1的表面中的凹入部分9。
在該電子發(fā)射器件中，通過(guò)在第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間施加電壓而形成了電場(chǎng)。在形成了電場(chǎng)的基礎(chǔ)上，從第一導(dǎo)電膜2或第二導(dǎo)電膜3中發(fā)射出電子。第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的電壓可從10V到100V或者可從10V到30V。
至少第一絕緣體1的表面由包含鹵素的二氧化硅構(gòu)成。這可減少在第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的襯底中流動(dòng)的電流。另外，這可防止電流在電子發(fā)射器件的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間增加。
雖然不很清楚減少泄漏電流的原因和抑制泄漏電流的增加的原因，但是我們認(rèn)為二氧化硅中的鹵素與硅的不飽和鍵形成了鍵或者取代Si-H鍵中的氫以防止不飽和鍵的形成。這可防止在襯底中形成泄漏電流路徑。本發(fā)明中所使用的鹵素包括(但不局限于)氟、氯和溴。特別是，氟是最有效的。
用在第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3中的導(dǎo)電材料的示例包括金屬，諸如Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W、或Pb；氧化物，諸如PdO、SnO2、In2O3、PbO、或Sb2O3；硼化物，諸如HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4、或GdB4；碳化物，諸如TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC、或WC；氮化物，諸如TiN、ZrN、或HfN；半導(dǎo)體，諸如Si或Ge；以及碳形式，諸如石墨或無(wú)定形碳。所述碳可為碳纖維，諸如納米碳管、無(wú)定形碳纖維、或石墨納米纖維。這些導(dǎo)電材料可被單獨(dú)使用或組合使用。
第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的距離可在1nm到100μm的范圍內(nèi)，較好的是在1nm到1μm的范圍內(nèi)，更好的是在1nm到10nm的范圍內(nèi)，最好的是在3nm到10nm的范圍內(nèi)。第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3的厚度可在1nm到10μm的范圍內(nèi)。
第一絕緣體1中的鹵素含量可在5.0×1018到5.0×1021原子(atoms)/cm3的范圍內(nèi)，最好可在1.0×1019到1.0×1021原子/cm3的范圍內(nèi)。在鹵素含量為1.0×1019原子/cm3或更高的情況下，減小泄漏電流的效果較大。然而，在鹵素含量為5.0×1021原子/cm3或更高的情況下，泄漏電流可明顯增加。而且，過(guò)多的鹵素含量可不利地阻礙以下所述的激活處理中的激活。
如圖1B中所示的，凹入部分9可被形成在第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的間隙6中的第一絕緣體1的表面中。由于第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的襯底的表面上的距離被凹入部分9延長(zhǎng)了，因此可進(jìn)一步減小泄漏電流。
第二實(shí)施例應(yīng)該理解的是，第一和第二實(shí)施例中所使用的相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的元件。一般地說(shuō)，當(dāng)相同的附圖標(biāo)記用在關(guān)于不同實(shí)施例的不同附圖中時(shí)，它們是指相同或相似的元件。在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例所涉及的電子發(fā)射器件中，如圖2A和圖2B中所示的，可提供第三導(dǎo)電膜4、第四導(dǎo)電膜5、第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8，以作為用于向圖1A和圖1B中所示的第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3中的每個(gè)供應(yīng)電壓的電極。在圖2A和圖2B中所示的該示例中，與第一導(dǎo)電膜2相連接的電極由第三導(dǎo)電膜4和第五導(dǎo)電膜7構(gòu)成，而與第二導(dǎo)電膜3相連接的電極由第四導(dǎo)電膜5和第六導(dǎo)電膜8構(gòu)成。然而，與第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3相連接的每個(gè)電極都可由如上所述的一個(gè)導(dǎo)電膜構(gòu)成或者由兩個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電膜構(gòu)成。圖2A是本發(fā)明該實(shí)施例所涉及的電子發(fā)射器件的平面圖。圖1B是所述電子發(fā)射器件的截面圖。所述電子發(fā)射器件包括第三導(dǎo)電膜4與第四導(dǎo)電膜5之間的第一間隙10和第一導(dǎo)電膜2與第二導(dǎo)電膜3之間的第二間隙6。如上所述的，凹入部分9可被形成在第二間隙6中的第一絕緣體1的表面中。
第三實(shí)施例如圖3中示意性地示出的，當(dāng)2A和圖2B中所示的電子發(fā)射器件是通過(guò)以下所述的激活處理構(gòu)成時(shí)，第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3可被設(shè)置在第二絕緣體11上，所述第二絕緣體11被設(shè)置在第一絕緣體1上并且包含比第一絕緣體1少的鹵素。在這種情況下，凹入部分9可被形成在第二間隙6中的第二絕緣體11的表面中。
在執(zhí)行激活處理的情況下，如果第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的絕緣體的鹵素含量太高的話，可能會(huì)抑制激活。因此，可將包含比第一絕緣體1少的鹵素的第二絕緣體11設(shè)置在第一絕緣體1上。在使用第二絕緣體11的情況下，可通過(guò)第二間隙6中的第二絕緣體11中形成凹入部分9而減少在襯底中流動(dòng)的泄漏電流。
圖4A到4E示出了用于制造圖2中所示的本發(fā)明實(shí)施例所涉及的電子發(fā)射器件的一種方法?？梢勒找韵滤龅奶幚韆到e制造電子發(fā)射器件。
(處理a)制備由包含鹵素的二氧化硅制成的第一絕緣體1(圖4A)。
(處理b)在第一絕緣體1上形成第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8(圖4B)。
(處理c)將導(dǎo)電膜12形成得與第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8相連接。之后，在導(dǎo)電膜12的一部分中形成第一間隙10以便于提供第三導(dǎo)電膜4和第四導(dǎo)電膜5(圖4C和4D)。
(處理d)第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3被形成在第一間隙10中并且位于第三導(dǎo)電膜4的一部分上和第四導(dǎo)電膜5的一部分上。之后，在第二間隙6中在第一絕緣體1中形成凹入部分9(圖4E)。
下面將詳細(xì)描述每項(xiàng)處理。
(處理a)在處理a中，例如，通過(guò)離子注入方法將鹵素加入到預(yù)先制備的二氧化硅襯底中而制備由包含鹵素的二氧化硅制成的第一絕緣體1。二氧化硅襯底可僅由二氧化硅制成。然而，被雜質(zhì)污染的二氧化硅基襯底沒(méi)有被排除在本發(fā)明中所使用的二氧化硅襯底以外。本質(zhì)上，在不會(huì)導(dǎo)致任何問(wèn)題的情況下可使用至少包含70％或最好至少包含80％二氧化硅的襯底。
第一絕緣體1可被設(shè)置在以Si、石英玻璃、鈉鈣玻璃或陶瓷為基礎(chǔ)的襯底上。在這種情況下，通過(guò)濺射、化學(xué)氣相淀積(CVD)、涂覆或溶膠凝膠法將二氧化硅層淀積在襯底上。之后根據(jù)需要，通過(guò)離子注入方法將一種鹵素或多種鹵素添加到二氧化硅層中，之后進(jìn)行熱處理。
或者，可通過(guò)使用與包含期望一種鹵素或多種鹵素的原材料氣體相組合的原料二氧化硅氣體的CVD制成包含鹵素的二氧化硅，或者通過(guò)使用包含一種鹵素或多種鹵素的二氧化硅氣體作為濺射氣體或反應(yīng)性氣體的濺射制成包含鹵素的二氧化硅。實(shí)際上，第一絕緣體1的厚度可在0.02μm到2μm的范圍內(nèi)。
第一絕緣體1沿垂直于表面的方向可具有鹵素含量梯度。鹵素含量可從第一絕緣體1的底部朝向頂表面增加。
在該處理中，在將要形成圖3中所示的電子發(fā)射器件的情況下，可將包含具有少于第一絕緣體1的鹵素含量的二氧化硅的第二絕緣體11形成在第一絕緣體1上。
可通過(guò)用于將第一絕緣體1形成在襯底上相同的方法形成第二絕緣體11的二氧化硅。為了避免抑制以下所述的激活處理，第二絕緣體11中的鹵素含量可基本為1.0×1019原子/cm3或更低。
第二絕緣體11的厚度可等于或小于凹入部分9的深度，在以下所述的激活處理中，所述凹入部分9可被形成在第二絕緣體11的表面中。在激活處理之后，為了減少在襯底中流動(dòng)的電流，凹入部分9可被形成在第二間隙6中的第二絕緣體11中。所述凹入部分9的深度取決于激活或其他條件，并且實(shí)際上可在20nm到100nm的范圍內(nèi)。第二絕緣體11的厚度可在10nm到100nm的范圍內(nèi)。凹入部分9的最深點(diǎn)與第二絕緣體11之間的垂直間隔可為20nm或更小。最好可為10nm或更小。
(處理b)在處理b中，例如通過(guò)真空蒸發(fā)或?yàn)R射與光刻法的組合或通過(guò)印刷在第一絕緣體1上形成第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8。第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8中所使用的導(dǎo)電材料的示例包括金屬，諸如Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、或Pd，以及其合金；由金屬氧化物、玻璃和其他材料構(gòu)成的印制導(dǎo)體；以及透明電導(dǎo)體，諸如ITO(氧化銦錫)。
第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間的間隔和導(dǎo)電膜的厚度取決于應(yīng)用。第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間的間隔可在1μm到100μm的范圍內(nèi)。第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8的厚度可在10nm到10μm的范圍內(nèi)。
(處理c)在處理c中，將導(dǎo)電膜12形成得與第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8相連接。之后，在導(dǎo)電膜12的一部分中形成第一間隙10以便于提供第三導(dǎo)電膜4和第四導(dǎo)電膜5。
可通過(guò)諸如濺射、真空蒸發(fā)、或使用構(gòu)成導(dǎo)電膜12的材料的CVD等成膜工藝形成導(dǎo)電膜12，或者例如通過(guò)浸漬、旋涂、窄縫涂覆或噴墨方法施加包含構(gòu)成導(dǎo)電膜12的材料的溶液形成導(dǎo)電膜12。
通過(guò)結(jié)合考慮第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8的涂層性能確定導(dǎo)電膜12的厚度。在形成導(dǎo)電膜12之后執(zhí)行以下所述的形成工藝的情況下，通過(guò)結(jié)合考慮形成工藝中的處理?xiàng)l件確定導(dǎo)電膜12的厚度。導(dǎo)電膜12的厚度可在0.1nm到100nm的范圍內(nèi)或在1nm到50nm的范圍內(nèi)。
用在導(dǎo)電膜12中的導(dǎo)電材料的示例包括金屬，諸如Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W、或Pb；氧化物，諸如PdO、SnO2、In2O3、PbO、或Sb2O3；硼化物，諸如HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4、或GdB4；碳化物，諸如TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC、或WC；氮化物，諸如TiN、ZrN、或HfN；以及半導(dǎo)體，諸如Si或Ge。
在形成導(dǎo)電膜12之后執(zhí)行以下所述的形成工藝的情況下，通過(guò)導(dǎo)電膜12的片電阻確定第一間隙10的形狀。因此，片電阻可為1×103Ω/平方到1×107Ω/平方以便于令人滿意地提供第一間隙10。
在形成了第一間隙10之后，施加于第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間的電壓最好被充分地供給到第一間隙10。因此導(dǎo)電膜12的電阻最好可較低。
因此，具有1×103Ω/平方到1×107Ω/平方的片電阻的金屬氧化物半導(dǎo)體膜可被形成為導(dǎo)電膜12。在以下所述的形成工藝之后可還原(reducing)金屬氧化物以便于進(jìn)一步減小電阻。
為了在導(dǎo)電膜12的一部分中形成第一間隙10以便于提供第三導(dǎo)電膜4和第四導(dǎo)電膜5，例如，可使用所述形成工藝?？衫猛ㄟ^(guò)使得電流在第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間流動(dòng)而產(chǎn)生的焦耳熱執(zhí)行所述形成工藝。因此，第一間隙10可被形成在導(dǎo)電膜12的一部分中以便于提供第三導(dǎo)電膜4和第四導(dǎo)電膜5。
在形成工藝中，施加得用于使得電流在第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間流動(dòng)的電壓可為脈沖電壓。脈沖電壓的脈沖高度可為恒定的或者可隨時(shí)間而增加。根據(jù)導(dǎo)電膜12的材料、厚度、以及電阻確定用于施加脈沖電壓的方法、以及電壓、脈沖寬度、以及所施加的脈沖電壓的脈沖周期?？稍谡婵罩谢蛟诎€原氣體(諸如氫氣)的氣體中執(zhí)行形成工藝。
除以上所述的形成工藝以外，也可使用蝕刻或聚焦離子束處理在導(dǎo)電膜12的部分中形成第一間隙10。
(處理d)在處理d中，第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3被形成在第一間隙10中并且位于第三導(dǎo)電膜4的一部分上和第四導(dǎo)電膜5的一部分上。之后，在第二間隙6中在第一絕緣體1的表面中形成凹入部分9。例如可通過(guò)激活工藝執(zhí)行該工藝。例如，在包含碳的氣氛中通過(guò)在第三導(dǎo)電膜4和第四導(dǎo)電膜5之間(第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8)施加電壓而執(zhí)行激活工藝。例如，在用無(wú)油泵充分地抽空真空容器之后，可通過(guò)引入含碳?xì)怏w(諸如有機(jī)氣體)產(chǎn)生所述氣氛。
用在第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8中的導(dǎo)電材料的示例包括金屬，諸如Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W、或Pb；氧化物，諸如PdO、SnO2、In2O3、PbO、或Sb2O3；硼化物，諸如HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4、或GdB4；碳化物，諸如TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC、或WC；氮化物，諸如TiN、ZrN、或HfN；以及半導(dǎo)體，諸如Si或Ge。當(dāng)執(zhí)行激活工藝時(shí)，碳和/或碳化合物可用作用于第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8的材料。
碳和/或碳化合物的示例包括石墨和非結(jié)晶性碳。石墨包括高定向熱解石墨(HOPG)、熱解石墨(PG)、以及玻璃狀碳(GC)。HOPG具有幾乎完美的石墨結(jié)晶結(jié)構(gòu)。PG具有大約20nm的晶粒尺寸并且具有略微無(wú)序的晶體結(jié)構(gòu)。GC具有大約2nm的晶粒尺寸并且具有更為無(wú)序的晶體結(jié)構(gòu)。非結(jié)晶性碳包括無(wú)定形碳；和無(wú)定形碳與微晶石墨的混合物。
可通過(guò)足夠長(zhǎng)的激活工藝將凹入部分9形成在第一絕緣體1的表面中。我們相信引入的碳與激活工藝中構(gòu)成第一絕緣體的二氧化硅相反應(yīng)。
在沒(méi)有激活工藝的情況下，例如，通過(guò)蝕刻或聚焦離子束處理形成了第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的間隙6以及第一絕緣體1的表面中的凹入部分9。
激活工藝中所使用的有機(jī)物質(zhì)包括脂肪族烴，諸如烷烴、烷烴和炔烴；芳族烴；醇類；醛；酮；胺類；以及有機(jī)酸，諸如苯酚、羧酸，以及磺酸。特別地，可使用由CnH2n+2表示的飽和烴，諸如甲烷、乙烷以及丙烷；可使用由CnH2n表示的不飽和烴，諸如乙烯和丙烯、苯、甲苯、甲醇、乙醇、甲醛、乙醛、丙酮、甲基乙基甲酮、甲胺、乙胺、苯酚、蟻酸、乙酸、以及丙酸、或其混合物。
有機(jī)物質(zhì)的分壓可根據(jù)真空容器的尺寸或所使用的有機(jī)物質(zhì)的種類而改變，并且可依照情況而適當(dāng)?shù)卮_定。
可通過(guò)這些工藝制造本發(fā)明所涉及的電子發(fā)射器件。而且，在處理d之后可執(zhí)行穩(wěn)定化處理以便于用抽空裝置排出真空容器中的有機(jī)物質(zhì)。抽空裝置可為無(wú)油類型的以便于防止所述抽空裝置產(chǎn)生的油導(dǎo)致器件特性的退化。無(wú)油抽空裝置可為吸氣泵或離子泵。
真空容器中的有機(jī)成分的分壓可處于能夠避免上述碳或碳化合物的進(jìn)一步淀積的范圍內(nèi)。真空容器中的有機(jī)成分的分壓可基本為1.0×10-6Pa或更低，并且最好可為1.0×10-8Pa或更低。
真空容器中的有機(jī)成分的該降低的分壓可防止碳或碳化合物的進(jìn)一步淀積，并且可去除真空容器或襯底上吸附的H2O或O2。這使得在第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的泄漏電流If和發(fā)射電流Ie穩(wěn)定，所述發(fā)射電流Ie為油任何導(dǎo)電膜所發(fā)射的不在膜2和3之間流動(dòng)的電子的電流。如稍后描述的，在將陽(yáng)極布置得面對(duì)電子發(fā)射器件的情況下，發(fā)射電流Ie是在陽(yáng)極電極與接地端子之間流動(dòng)的電流分量。
第四實(shí)施例下面將參照?qǐng)D5和圖6詳細(xì)描述電子源和包括多個(gè)所述電子發(fā)射器件的圖像顯示裝置的示例。
在圖5中，電子源包括其上以矩陣模式布置有多個(gè)電子發(fā)射器件的電子源襯底51、以及水平布線52和垂直線53，所述水平布線52和垂直線53都連接于電子發(fā)射器件的一對(duì)電極。在圖5中，每個(gè)電子發(fā)射器件都包括圖2A和2B、或圖3中所示的電子發(fā)射器件。在圖6中，圖像顯示裝置包括以矩陣模式布置的多個(gè)電子發(fā)射器件(每個(gè)都為圖2A和2B、或圖3中所示的)、框架61、玻璃襯底62、玻璃襯底62內(nèi)部的熒光屏63、熒光屏63內(nèi)部的金屬背襯64、與金屬背襯64相連接的高壓端子65、以及電子源襯底51。電子源襯底51和包括玻璃襯底62、熒光屏63和金屬背襯64的面板通過(guò)低熔化溫度的玻璃燒料附于框架61。
封套66由面板、框架61和電子源襯底51構(gòu)成。
另外，至少一個(gè)被稱作隔離物的支撐物(未示出)可被布置在面板與電子源襯底51之間以便于提供對(duì)于大氣壓力具有足夠強(qiáng)度的封套66。
這樣，圖像顯示設(shè)備至少包括布置在電子源襯底51和熒光屏63上的電子發(fā)射器件，所述熒光屏63在接收來(lái)自于電子發(fā)射器件的電子的基礎(chǔ)上發(fā)射光線。
第五實(shí)施例以下是包括圖像顯示設(shè)備的電視設(shè)備的實(shí)施例。
圖7是本發(fā)明所涉及的包含圖像顯示設(shè)備的電視設(shè)備示意圖。因此，例如，圖7中所示的電視設(shè)備的圖像顯示設(shè)備可為圖6中所示的圖像顯示設(shè)備。所述電視設(shè)備如下所述那樣操作。首先，通過(guò)調(diào)諧圖像信息而由圖像信息接收器71接收的圖像信號(hào)被輸入到畫面信號(hào)產(chǎn)生電路72中，所述畫面信號(hào)產(chǎn)生電路72轉(zhuǎn)而產(chǎn)生畫面信號(hào)。圖像信息接收器71可為類似于調(diào)諧器的接收器，所述圖像信息接收器71可通過(guò)無(wú)線電廣播、電纜廣播或因特網(wǎng)選擇和接收?qǐng)D像信息中的畫面信號(hào)。圖像信息接收器71可連接于音響設(shè)備。圖像信息接收器71、畫面信號(hào)產(chǎn)生電路72、驅(qū)動(dòng)電路73、以及通過(guò)本發(fā)明方法所制造的圖像顯示設(shè)備74可構(gòu)成電視機(jī)。畫面信號(hào)產(chǎn)生電路72產(chǎn)生來(lái)自于圖像信號(hào)的并且與圖像顯示設(shè)備74的每個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的畫面信號(hào)，并且將畫面信號(hào)輸送到驅(qū)動(dòng)電路73。驅(qū)動(dòng)電路73根據(jù)輸入的畫面信號(hào)控制施加于圖像顯示設(shè)備74的電壓以便于將圖像顯示在圖像顯示設(shè)備74上。
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例。每個(gè)部件都可由實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的替代物或等價(jià)物代替。
示例將結(jié)合以下示例詳細(xì)描述本發(fā)明。
示例1在該示例中，制備在絕緣體的二氧化硅層中具有不同氟含量的六個(gè)樣品作為圖2中所示的電子發(fā)射器件。下面將描述用于制造該示例所涉及的這些電子發(fā)射器件的方法。
處理(a)通過(guò)CVD將具有0.4μm厚度的二氧化硅層形成在干凈的玻璃襯底上。之后，除樣品4以外，在50keV的加速電壓下將氟離子注入在二氧化硅層的整個(gè)表面上。在450℃下熱處理30分鐘之后，制備出第一絕緣體1(圖4A)。注入到樣品中的氟離子劑量可在2.0×1014離子(ions)/cm2和2.0×1017離子/cm2之間變化以使得每個(gè)樣品中的二氧化硅層具有圖表1中所示的氟含量。通過(guò)二次離子質(zhì)譜測(cè)定法(SIMS)確定二氧化硅層中的氟含量。在確認(rèn)氟的橫向分布基本均勻之后，沿垂直于第一絕緣體1表面的方向的二氧化硅層中的氟濃度的平均值被確定為氟含量。在不包含注入的氟離子的樣品4中，通過(guò)用于確定該示例中的氟含量的設(shè)備在二氧化硅層中未檢測(cè)到氟。通過(guò)化學(xué)分析電子光譜法(ESCA)所作出的絕緣體1的表面的分析示出了氟原子被分布在第一絕緣體1的1nm到10nm的深度處。
處理(b)
通過(guò)光致抗蝕劑形成第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8的剝離(lift-off)圖案。之后，通過(guò)真空蒸發(fā)順序地淀積具有5nm厚度的Ti和具有50nm厚度的Pt。
之后，通過(guò)有機(jī)溶劑溶解光致抗蝕劑圖案以便于剝離Pt/Ti淀積膜。以這種方式，形成了第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8(圖4B)。第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間的間隙為20μm。第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間的寬度為200μm。
處理(c)之后，使用泡沫噴射器將鈀多元溶液(溶解在IPA(異丙醇)與水的混合物中的鈀醋酸鹽單乙醇胺合成物)滴落在第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間。在300℃下煅燒15分鐘之后，形成了由氧化鈀制成的導(dǎo)電膜12(圖4C)。導(dǎo)電膜12具有6nm的平均厚度。
處理(d)在將襯底布置在真空容器中之后，使用真空泵將所述真空容器抽真空。當(dāng)真空容器中的壓力達(dá)到2×10-3Pa時(shí)，關(guān)閉排氣閥。之后，通過(guò)在將包含2％H2的N2氣體(2％H2-containing N2)引入到真空容器中的同時(shí)經(jīng)由外部端子在第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間施加脈沖電壓而執(zhí)行形成工藝。
在形成工藝中，電壓的波形為圖8A中所示的脈沖波形，其中電壓的峰值V1為14V、脈沖寬度T1為1msec、脈沖周期T2為50msec。
在施加電壓脈沖期間，插入1V的脈沖以測(cè)量電阻。當(dāng)所測(cè)量的電阻至少達(dá)到約1MΩ時(shí)，終止脈沖電壓的施加。以這種方式，在導(dǎo)電膜12中形成了提供第三導(dǎo)電膜4和第四導(dǎo)電膜5的第一間隙10(圖4D)。
之后，通過(guò)將包含2％H2的N2氣體(2％H2-containing N2)引入到真空容器中直至2×104Pa的壓力并且保持該壓力30分鐘，將第三導(dǎo)電膜4和第四導(dǎo)電膜5還原。
處理(e)之后，使用真空泵將真空容器抽真空。當(dāng)真空容器的壓力達(dá)到2×10-5Pa時(shí)，通過(guò)慢漏氣閥將間甲苯基氰(tolunitrile)引入到真空容器中并且將真空容器保持在1×10-4Pa下。
之后，通過(guò)在第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間施加脈沖電壓執(zhí)行激活工藝。都由碳制成的第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3被淀積。同時(shí)，在第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的第二間隙6中在第一絕緣體1的表面中形成凹入部分9(圖4E)。
這種情況下的脈沖電壓為圖8E中所示的雙極性脈沖形狀，其中電壓的峰值V1為14V、脈沖寬度T1為1msec、脈沖周期T3為20msec。施加60分鐘該脈沖電壓。
形成在第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的第二間隙6中的第一絕緣體1的表面中的凹入部分9具有0.06μm的深度。
在圖表1中示出了激活結(jié)束時(shí)的電流If。
處理(f)如圖9中所示的，如此制備的樣品被布置在真空容器95中。在用真空泵94對(duì)真空容器95抽真空時(shí)，分別在300℃和200℃下加熱電子發(fā)射器件和真空容器10小時(shí)。以這種方式，執(zhí)行穩(wěn)定化工藝。
之后，在真空容器95中測(cè)量該示例中所制備的樣品的電特性。
在圖9中，真空容器裝有用于測(cè)量電流If的第一安培計(jì)90、用于測(cè)量發(fā)射電流Ie的第二安培計(jì)91、電源92、高壓電源93以及陽(yáng)極96。在該示例中，第一導(dǎo)電膜2或第二導(dǎo)電膜3的表面與陽(yáng)極96的表面之間的距離H為2mm。通過(guò)向陽(yáng)極96施加6kV而測(cè)量電特性。
首先，經(jīng)由外部端子在電子發(fā)射器件的第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間施加30秒鐘的具有1msec脈沖寬度、16.7msec脈沖周期以及19.5V峰值的脈沖電壓。之后，測(cè)量電流If。
圖表1示出了當(dāng)?shù)谖鍖?dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間的電壓為16V(相當(dāng)于當(dāng)器件被操縱以發(fā)射電子時(shí)器件的電壓)時(shí)的電流If。圖表1還示出了當(dāng)?shù)谖鍖?dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間的電壓為6V(相當(dāng)于當(dāng)器件未被操縱時(shí)器件的電壓)時(shí)的電流If(泄漏電流)。
雖然也測(cè)量了發(fā)射電流Ie，但是當(dāng)?shù)谖鍖?dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間的電壓為16V時(shí)，發(fā)射電流Ie與電流If的比率Ie/If對(duì)于任何樣品來(lái)說(shuō)幾乎都是恒定的。
隨后，在具有0.1msec脈沖寬度、16.7msec脈沖周期以及16V峰值的脈沖電壓被連續(xù)地施加于電子發(fā)射器件預(yù)定時(shí)間之后，測(cè)量電流If。圖表1示出了當(dāng)?shù)谖鍖?dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間的電壓為6V時(shí)的電流If。
在該示例中，與樣品4到6相比較，在樣品1到3中當(dāng)器件被操作以發(fā)射電子時(shí)的電流If、當(dāng)器件未處于操作中時(shí)的電流If、以及當(dāng)在被連續(xù)操縱之后器件未處于操作中時(shí)的電流If較低。
(圖表1)

示例2在該示例中，制備在第一絕緣體和第二絕緣體的二氧化硅層中具有不同氟含量的七個(gè)樣品作為圖3中所示的電子發(fā)射器件。下面將描述用于制造該示例所涉及的這些電子發(fā)射器件的方法。
處理(a)通過(guò)CVD將具有0.4μm厚度的二氧化硅層形成在干凈的玻璃襯底上。之后，在50keV的加速電壓下將氟離子注入在二氧化硅層的整個(gè)表面上。在450℃下熱處理30分鐘之后，制備出第一絕緣體1。注入到樣品中的氟離子劑量可在6.5×1014離子/cm2和6.5×1017離子/cm2之間變化以使得每個(gè)樣品中的絕緣體1中的二氧化硅層具有圖表2中所示的氟含量。
通過(guò)CVD將具有0.05μm厚度的二氧化硅層設(shè)置在第一絕緣體1上而形成第二絕緣體11。在樣品10、11和13中，在10keV的加速電壓下將氟離子注入在第二絕緣體11的整個(gè)表面上，之后在450℃下熱處理所述樣品30分鐘。注入到樣品中的氟離子劑量可在2.5×1012離子/cm2和2.5×1014離子/cm2之間變化以使得每個(gè)樣品中的第二絕緣體11中的二氧化硅層具有圖表2中所示的氟含量。與示例1中一樣，執(zhí)行二氧化硅層中氟含量的測(cè)量和二氧化硅層的表面分析。
處理(b)到處理(f)之后，與示例1中的處理(b)到處理(f)一樣制造出電子發(fā)射器件。形成在第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的第二間隙6中的第二絕緣體11的表面中的凹入部分9具有0.06μm的深度。在圖表2中示出了激活結(jié)束時(shí)的電流If。
如同示例1中一樣測(cè)量該示例中電子發(fā)射器件的電特性。
如同示例1中一樣在施加脈沖電壓之后測(cè)量電流If。
圖表2示出了當(dāng)?shù)谖鍖?dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間的電壓為16V(相當(dāng)于當(dāng)器件被操縱以發(fā)射電子時(shí)器件的電壓)時(shí)的電流If。圖表2還示出了當(dāng)?shù)谖鍖?dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間的電壓為6V(相當(dāng)于當(dāng)器件未被操縱時(shí)器件的電壓)時(shí)的電流If。
雖然也測(cè)量了發(fā)射電流Ie，但是當(dāng)?shù)谖鍖?dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間的電壓為16V時(shí)，發(fā)射電流Ie與電流If的比率Ie/If對(duì)于任何樣品來(lái)說(shuō)幾乎都是恒定的。
隨后，在具有0.1msec脈沖寬度、16.7msec脈沖周期以及16V峰值的脈沖電壓被連續(xù)地施加于電子發(fā)射器件預(yù)定時(shí)間之后，測(cè)量電流If。圖表2示出了當(dāng)?shù)谖鍖?dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間的電壓為6V時(shí)的電流If。
在該示例中，與樣品12和13相比較，在樣品7到11中當(dāng)器件未處于操作中時(shí)的電流If、當(dāng)器件處于操作中時(shí)的電流If、以及當(dāng)在被連續(xù)操縱之后器件未處于操作中時(shí)的電流If較低。
(圖表2)

示例3在該示例中，多個(gè)與示例2中的樣品8相同的電子發(fā)射器件和電線矩陣被設(shè)置在襯底上以便于制造如圖5中所示的電子源。下面將描述制造方法。
處理(a)以與示例2中相同的方式通過(guò)CVD將具有0.4μm厚度的二氧化硅層形成在玻璃襯底上。之后，在50keV的加速電壓下將氟離子注入在二氧化硅層的整個(gè)表面上。在450℃下熱處理30分鐘之后，形成了第一絕緣體1。
之后，通過(guò)CVD將第二絕緣體11(即，具有0.05μm厚度的二氧化硅層)形成在第一絕緣體1上。在該示例中，電子源襯底51由第一絕緣體1和第二絕緣體11構(gòu)成。
之后，與示例2相同，形成都由Pt/Ti制成的第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8。
處理(b)之后，通過(guò)絲網(wǎng)印刷使用包含Ag作為金屬成分的漿料材料形成豎直布線53的圖案。涂覆所述漿料、在110℃下干燥20分鐘、并且在480℃的峰值溫度以及8分鐘的峰值保持時(shí)間下在熱處理設(shè)備中煅燒以便于形成豎直布線53。
處理(c)之后，通過(guò)絲網(wǎng)印刷使用PbO基漿料材料形成層間絕緣層54。涂覆所述漿料、在110℃下干燥20分鐘、并且在480℃的峰值溫度以及8分鐘的峰值保持時(shí)間下在熱處理設(shè)備中煅燒以便于形成層間絕緣層54。
層間絕緣層54被如此形成，即，使得至少包含水平布線52和豎直布線53之間的交叉部分的區(qū)域被覆蓋，并且層間絕緣層54被如此形成，即，提供了用于第五導(dǎo)電膜7與水平布線52之間的電連接的接觸孔(未示出)。
處理(d)之后，通過(guò)絲網(wǎng)印刷使用與豎直布線53相同的材料在絕緣體54上形成水平布線52的圖案。涂覆所述漿料、在110℃下干燥20分鐘、并且在480℃的峰值溫度以及8分鐘的峰值保持時(shí)間下在熱處理設(shè)備中煅燒以便于形成水平布線52。
處理(e)之后，使用泡沫噴射器將鈀多元溶液(溶解在IPA與水的混合物中的鈀醋酸鹽單乙醇胺合成物)滴落在每個(gè)電子發(fā)射器件的第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間。在300℃下煅燒15分鐘之后，形成了由氧化鈀制成的導(dǎo)電膜12。導(dǎo)電膜12具有6nm的平均厚度。
處理(f)以這種方式，將電子發(fā)射器件、電線、層間絕緣體形成在襯底上。所述襯底被布置在真空容器中。用真空泵對(duì)所述真空容器抽真空。當(dāng)真空容器的壓力達(dá)到達(dá)到2×10-3Pa時(shí)，關(guān)閉排氣閥。之后，通過(guò)在將包含2％H2的N2氣體(2％H2-containing N2)引入到真空容器中的同時(shí)經(jīng)由外部端子在水平布線52和豎直布線53之間施加脈沖電壓而執(zhí)行電子發(fā)射器件的形成。形成操作期間的電壓具有與示例1相同的波形。豎直布線53被一起連接于接地端子。電壓被循序地施加于每個(gè)水平布線52。
在電壓脈沖的施加期間，將1V脈沖插入到脈沖電壓波形中以測(cè)量電阻。當(dāng)每個(gè)器件所測(cè)量的電阻至少達(dá)到約1MΩ時(shí)，終止脈沖電壓。以這種方式，在每個(gè)電子發(fā)射器件的導(dǎo)電膜12中形成了提供第三導(dǎo)電膜4和第四導(dǎo)電膜5的第一間隙10。
之后，通過(guò)將包含2％H2的N2氣體(2％H2-containing N2)引入到真空容器中到2×104Pa的壓力并且保持該壓力30分鐘，將第三導(dǎo)電膜4和第四導(dǎo)電膜5還原。
處理(g)之后，用真空泵對(duì)真空容器抽真空。當(dāng)真空容器的壓力達(dá)到達(dá)到2×10-5Pa時(shí)，通過(guò)慢漏氣閥將間甲苯基氰引入到真空容器中并且將真空容器保持在1×10-4Pa下。
然后，豎直布線53被一起連接于接地端子。脈沖電壓被循序地施加于每個(gè)水平布線52以便于激活。在激活工藝中電壓的波形與施加周期與示例1中的相同。
處理(h)電子源襯底再次被放置在真空容器中。在真空容器被抽真空時(shí)，電子源襯底和真空容器分別在300℃和200℃下被加熱10小時(shí)以便于執(zhí)行穩(wěn)定化工藝。
之后，在真空容器中測(cè)量如此制備的電子源的電特性。
在圖5中，豎直布線53可由Dx1、Dx2、……Dxn表示，其中n為表示豎直布線數(shù)量的正整數(shù)，而水平布線52可由Dy1、Dy2、……Dym表示，其中m為表示水平布線數(shù)量的正整數(shù)。在該處理中，首先，選擇一條豎直布線53(Dx1)。具有1msec脈沖寬度和16.6msec脈沖周期的+6V脈沖電壓被施加于Dx1布線。與該脈沖電壓同步，具有1msec脈沖寬度和16.6msec脈沖周期的-13.5V的另一個(gè)脈沖電壓被循序地施加于每個(gè)水平布線52(Dy1-Dym)，每個(gè)施加30秒鐘。對(duì)于其他豎直布線(Dx2-Dxn)重復(fù)相同的程序以便于向所有電子發(fā)射器件施加19.5V的脈沖電壓。未選擇的電線與接地端子相連接。
之后，以相同的方式，選擇一條豎直布線53(Dx1)。具有0.1msec脈沖寬度和16.6msec脈沖周期的+6V脈沖電壓被施加于Dx1布線。與該脈沖電壓同步，具有0.1msec脈沖寬度和16.6msec脈沖周期的-10V的另一個(gè)脈沖電壓被循序地施加于每個(gè)水平布線52(Dy1-Dym)，每個(gè)施加30秒鐘。對(duì)于其他豎直布線(Dx2-Dxn)重復(fù)相同的程序以便于向所有電子發(fā)射器件施加16V的脈沖電壓，驅(qū)動(dòng)電子發(fā)射器件。在操作中測(cè)量在每個(gè)電子發(fā)射器件中流動(dòng)的電流If。
之后，使得所有水平布線52與接地端子相連接。選擇一條豎直布線53(Dx1)并且具有0.1msec脈沖寬度和16.6msec脈沖周期的+6V脈沖電壓被施加于Dx1布線。測(cè)量在連接于所選擇的豎直布線(Dx1)的電子發(fā)射器件中流動(dòng)的電流If。之后，對(duì)于其他豎直布線(Dx2-Dxn)重復(fù)相同的程序，并且測(cè)量在每個(gè)豎直布線中流動(dòng)的電流If。
之后，具有0.1msec脈沖寬度和16.6msec脈沖周期的+6V脈沖電壓被循序地施加于每個(gè)豎直布線53。與該脈沖電壓同步，具有0.1msec脈沖寬度和16.6msec脈沖周期的-10V的另一個(gè)脈沖電壓被循序地施加于每個(gè)水平布線52，每個(gè)施加預(yù)定時(shí)間，以便于連續(xù)地確定所有電子發(fā)射器件。之后，以與上述相同的方式，測(cè)量在每個(gè)豎直布線中流動(dòng)的電流If。
其結(jié)果示出了在器件操作期間，每個(gè)器件的電流If為1.5mA，在與器件未操作時(shí)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間期間內(nèi)每個(gè)器件的電流If為0.02μA，而在與連續(xù)操作之后器件未操作時(shí)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間期間內(nèi)每個(gè)器件的電流If為0.03μA(所有這些均為平均值)，示出了與示例2中的示例8相似的特征。
示例4在該示例中，使用依照本發(fā)明制造的電子源制造出圖6中所示的圖像顯示設(shè)備。
如示例3中所示的在激活工藝之后制備電子源襯底51。
之后，在真空中面板被附在框架61上距離電子源襯底51有2mm處以便于形成封套66。隔離物(未示出)被設(shè)置在電子源襯底51與面板之間以防止遭受大氣壓力。吸氣器(未示出)被放置在封套66中以便于將容器保持在高真空下。銦用于連接電子源襯底51、框架61和面板。
與示例3中一樣，脈沖電壓被施加于如此制造的圖像顯示設(shè)備，并且測(cè)量電流If。其結(jié)果示出了在器件的操作期間每個(gè)器件的電流If為1.5mA，而在器件未操作時(shí)電流If為0.02μA(它們都是平均值)，示出了與示例3中相似的特征。
之后，在信息信號(hào)被施加于豎直布線53并且掃描信號(hào)被施加于水平布線52時(shí)電子發(fā)射器件被操作。信息信號(hào)2是+6V的脈沖電壓。掃描信號(hào)為-10V的脈沖電壓。6kV的電壓通過(guò)高壓端子65被施加于金屬背襯64。當(dāng)發(fā)射電子被指引到熒光屏63以便于激活和發(fā)光時(shí)，顯示出清晰圖像。
與示例3中一樣，在電子發(fā)射器件的連續(xù)操作之后，測(cè)量電流If。在器件未操作時(shí)每個(gè)器件的電流If的平均值為0.03μA，與示例3中的相同。
因此，在該示例中的圖像顯示設(shè)備中，在未選擇器件中流動(dòng)的電流If被減少了。這也減少了功率消耗。
示例5在該示例中，如圖10中所示的，制造出在第二導(dǎo)電膜3上包含碳纖維的電子發(fā)射器件。下面將描述用于制造該示例中的電子發(fā)射器件的方法。
處理(a)通過(guò)與示例1的處理(a)中相同的方法形成包含氟的二氧化硅層。
處理(b)通過(guò)光致抗蝕劑形成第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3的剝離(lift-off)圖案。之后，通過(guò)真空蒸發(fā)順序地淀積具有5nm厚度的Ti和具有50nm厚度的Pt。之后，通過(guò)有機(jī)溶劑溶解光致抗蝕劑圖案以便于剝離Pt/Ti淀積膜。形成了第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3。第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的間隙為5μm。第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的寬度為200μm。
處理(c)抗蝕劑被施加于第一導(dǎo)電膜2、第二導(dǎo)電膜3以及在第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的間隙外部的第一絕緣體1。通過(guò)蝕刻第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間的第一絕緣體1的表面形成凹入部分9。之后，去除抗蝕劑。凹入部分9的深度為0.06μm。
處理(d)在光刻法工藝中，用隨后剝離中所使用的負(fù)性光致抗蝕劑形成抗蝕圖案。
通過(guò)濺射在抗蝕圖案上形成微粒Pd-Co合金催化劑。催化劑顆粒中的Pd和Co含量都大約為50atm％。
使用抗蝕劑剝離器將抗蝕劑上的催化劑顆粒與抗蝕劑一起剝離以便于在期望區(qū)域上形成催化劑顆粒。
處理(e)在乙烯流中熱處理之后，形成了包括大量碳纖維的元件13。通過(guò)掃描電子顯微鏡的觀察顯示出形成了許多碳纖維。這些碳纖維為具有層壓石墨層(graphenes)的石墨納米纖維，因此每個(gè)石墨層都穿過(guò)纖維的軸向方向。
與示例1中一樣測(cè)量該示例中的電子發(fā)射器件的電特性。
在該示例中，電壓被施加于第一導(dǎo)電膜2和第二導(dǎo)電膜3之間，而不是如同示例1中那樣被施加于第五導(dǎo)電膜7和第六導(dǎo)電膜8之間。第一導(dǎo)電膜2的電勢(shì)被設(shè)定得高于第二導(dǎo)電膜3的電勢(shì)。所施加的電壓與示例1中的相同。
與示例1中一樣，其結(jié)果示出了在器件的操作期間電流If被減小了。也觀察到了連續(xù)操作之后當(dāng)器件未操作時(shí)電流If的減小。
雖然已結(jié)合示范性示例描述了本發(fā)明，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施例。相反，本發(fā)明趨向于覆蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和保護(hù)范圍內(nèi)的各種修正和等效布置。所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍將符合最廣義的解釋，從而包含所有所述修正和等價(jià)結(jié)構(gòu)以及功能。
權(quán)利要求
1.一種電子發(fā)射器件，包括包含鹵素的二氧化硅主體；以及形成在所述主體上的一對(duì)導(dǎo)電膜。
2.依照權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件，其特征在于，所述鹵素為氟。
3.依照權(quán)利要求1或2所述的電子發(fā)射器件，其特征在于，所述主體包含基本為1.0×1019到1.0×1021原子/cm3的鹵素。
4.依照權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件，其特征在于，所述主體在所述導(dǎo)電膜對(duì)之間具有凹入部分。
5.一種電子源，包括包含鹵素的二氧化硅主體；多個(gè)電子發(fā)射器件，每個(gè)電子發(fā)射器件都包括布置在所述主體上的一對(duì)導(dǎo)電膜；以及連接所述多個(gè)電子發(fā)射器件的布線。
6.一種圖像顯示設(shè)備，包括依照權(quán)利要求5所述的電子源；以及發(fā)光元件，所述發(fā)光元件在被從所述電子源發(fā)射出的電子照射時(shí)發(fā)出光線。
7.一種電視設(shè)備，包括依照權(quán)利要求6所述的圖像顯示設(shè)備；被構(gòu)成得用于通過(guò)選擇圖像信息而接收?qǐng)D像信號(hào)的電路；以及被構(gòu)成得用于向所述圖像顯示設(shè)備施加電壓以使得所述圖像顯示設(shè)備根據(jù)圖像信號(hào)顯示圖像的電路。
8.一種電子發(fā)射器件，包括包含鹵素的第一絕緣體；所述第一絕緣體上的第二絕緣體；以及形成在所述第二絕緣體上的一對(duì)導(dǎo)電膜，其中，所述第二絕緣體包含二氧化硅并且在所述一對(duì)導(dǎo)電膜之間具有凹入部分；并且其中，所述第一絕緣體中鹵素的濃度高于所述第二絕緣體中鹵素的濃度。
9.依照權(quán)利要求8所述的電子發(fā)射器件，其特征在于，所述鹵素為氟。
10.依照權(quán)利要求8或9所述的電子發(fā)射器件，其特征在于，所述第一絕緣體包含基本為1.0×1019到1.0×1021原子/cm3的鹵素。
11.依照權(quán)利要求8所述的電子發(fā)射器件，其特征在于，所述第二絕緣體包含基本為1.0×1019原子/cm3或更少的鹵素。
12.一種電子源，包括第一絕緣體；所述第一絕緣體上的第二絕緣體；多個(gè)電子發(fā)射器件，其中每個(gè)電子發(fā)射器件都包括形成在所述第二絕緣體上的一對(duì)導(dǎo)電膜；以及連接所述多個(gè)電子發(fā)射器件的布線，其中，所述第一絕緣體是由包含鹵素的二氧化硅制成的，其中，第二絕緣體包含二氧化硅并且在所述一對(duì)導(dǎo)電膜之間具有凹入部分，并且其中，所述第一絕緣體中鹵素的濃度高于所述第二絕緣體中鹵素的濃度。
13.一種圖像顯示設(shè)備，包括依照權(quán)利要求12所述的電子源；以及發(fā)光元件，所述發(fā)光元件在被從所述電子源發(fā)射出的電子照射時(shí)發(fā)出光線。
14.一種電視設(shè)備，包括依照權(quán)利要求13所述的圖像顯示設(shè)備；被構(gòu)成得用于通過(guò)選擇圖像信息而接收?qǐng)D像信號(hào)的電路；以及被構(gòu)成得用于向所述圖像顯示設(shè)備施加電壓以使得所述圖像顯示設(shè)備根據(jù)圖像信號(hào)顯示圖像的電路。
15.一種用于制造電子發(fā)射器件的方法，包括以下步驟在第一絕緣體上形成一對(duì)導(dǎo)電膜；以及在包含含碳?xì)怏w的氣氛中在所述一對(duì)導(dǎo)電膜之間施加電壓以便于在所述導(dǎo)電膜的一部分上形成含碳淀積物，其中，所述第一絕緣體由包含鹵素的二氧化硅構(gòu)成。
16.依照權(quán)利要求15所述的用于制造電子發(fā)射器件的方法，其中，在第一絕緣體上形成所述一對(duì)導(dǎo)電膜的步驟包括以下步驟在第一絕緣體上形成第二絕緣體；以及在第二絕緣體的表面上形成所述一對(duì)導(dǎo)電膜，其中，第二絕緣體由包含比第一絕緣體的二氧化硅中的鹵素少的鹵素的二氧化硅構(gòu)成。
17.依照權(quán)利要求15或16所述的用于制造電子發(fā)射器件的方法，還包括以下步驟在形成所述一對(duì)導(dǎo)電膜之前在襯底上形成第一絕緣體。
全文摘要
電子發(fā)射器件，包括包含鹵素的第一二氧化硅主體和所述主體上的一對(duì)導(dǎo)電膜。
文檔編號(hào)H01J31/12GK1725415SQ20051008118
公開(kāi)日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月29日
發(fā)明者田村美樹(shù) 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社