專利名稱：電子發(fā)射體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到場(chǎng)發(fā)射器件領(lǐng)域，更具體地說(shuō)是涉及到場(chǎng)發(fā)射器件的電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)表面的涂層。
已知現(xiàn)有技術(shù)在場(chǎng)發(fā)射器件的電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)表面上要制作發(fā)射增強(qiáng)涂層。這些現(xiàn)有技術(shù)涂層被用來(lái)改善場(chǎng)發(fā)射器件的發(fā)射電流特性。通常，電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)是由鉬制成的Spindt尖端結(jié)構(gòu)，且發(fā)射增強(qiáng)涂層是功函數(shù)低于鉬的金屬。鉬的表面功函數(shù)約為4.6eV。用鉬來(lái)制作諸如Spindt尖端的電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)的工藝，在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的。
已知現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)射增強(qiáng)涂層是由下列各種純金屬之一制成的鈉、鈣、鋇、銫、鈦、鋯、鉿、鉑、銀和金。同時(shí)知道發(fā)射增強(qiáng)涂層由鉿和鋯的碳化物制成。已知這些現(xiàn)有技術(shù)涂層能夠改善場(chǎng)發(fā)射電子發(fā)射體的發(fā)射電流特性。
但這些現(xiàn)有技術(shù)涂層有一些缺點(diǎn)。例如，許多諸如由堿金屬和堿土金屬制成的那些現(xiàn)有技術(shù)涂層，相對(duì)于諸如含氧物質(zhì)之類的場(chǎng)發(fā)射器件中存在的某些氣態(tài)物質(zhì)，是極端容易反應(yīng)的。許多現(xiàn)有技術(shù)涂層對(duì)于器件工作過(guò)程中的氧化很敏感，導(dǎo)致發(fā)射不穩(wěn)定。堿金屬和堿土金屬還具有高的表面擴(kuò)散系數(shù)。于是，在淀積之后，這些物質(zhì)就不能穩(wěn)定地保留在電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)的表面上。高的反應(yīng)性和表面移動(dòng)性導(dǎo)致發(fā)射電流不穩(wěn)定，器件壽命短，而且對(duì)真空有嚴(yán)格的要求。
已知在本技術(shù)中還用類金剛石碳制成的薄膜來(lái)涂敷電子發(fā)射體。這種現(xiàn)有技術(shù)涂層也被用來(lái)降低電子發(fā)射體表面的功函數(shù)。
當(dāng)電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)由金屬制成且不具有制作于其上的發(fā)射增強(qiáng)涂層時(shí)，電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)的表面與器件中所含的含氧氣態(tài)物質(zhì)反應(yīng)，從而將電子發(fā)射體表面轉(zhuǎn)變成金屬氧化物。通常出現(xiàn)的水汽、氧、二氧化碳和一氧化碳的含量足以在器件工作過(guò)程中導(dǎo)致鉬發(fā)射體表面明顯氧化。電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)表面特性的改變導(dǎo)致發(fā)射電流不穩(wěn)定。而且，氧化鉬，即通常制成電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)的金屬的氧化物，具有比純鉬更大的功函數(shù)，導(dǎo)致電子發(fā)射特性不如純鉬表面的電子發(fā)射特性。
因此，需要一種改進(jìn)的場(chǎng)發(fā)射器件，其電子發(fā)射體在器件工作過(guò)程中能夠抗氧化且表面功函數(shù)小于或等于制成電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)的金屬的表面功函數(shù)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射器件的第一實(shí)施例的剖面圖；圖2和3是根據(jù)本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射器件的第二實(shí)施例的剖面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射器件的第三實(shí)施例的剖面圖；圖5和6是根據(jù)本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射器件的第四實(shí)施例的剖面圖；應(yīng)該理解的是，為了說(shuō)明的簡(jiǎn)單和明了，各個(gè)圖中所示的元件沒(méi)有必要按比例繪出。例如，某些元件的尺度相對(duì)地夸大了。而且，在各個(gè)圖中，相同的參考號(hào)被用來(lái)表示相應(yīng)的元件也是恰當(dāng)?shù)摹?br> 本發(fā)明涉及到具有用鈍化層涂敷的電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射器件。此鈍化層比之現(xiàn)有技術(shù)涂層，在化學(xué)和熱力學(xué)上更穩(wěn)定。例如，此鈍化層在場(chǎng)發(fā)射器件工作過(guò)程中能抗氧化。鈍化層最好由氧化物制作。功函數(shù)小于或等于電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)的功函數(shù)的氧化物最好。鈍化層最好由選自下列元素的氧化物及其組合制成Ba、Ca、Sr、In、Sc、Ti、Ir、Co、Sr、Y、Zr、Ru、Pd、Sn、Lu、Hf、Re、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Th。用于本發(fā)明電子發(fā)射體鈍化層的氧化物的例子有BaO、Ba3WO6、CaO、SrO、In2O3、Sc2O3、TiO、IrO2、Y2O3、ZrO2、RuO2、PdO、SnO2、Lu2O3、HfO2、ReO3、La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd2O3、Pm2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb2O3、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、ThO2、In2O3:SnO2、BaTiO3、BaCuOx、xBaO·HfO2、Bi2Sr2CaCu2Ox、YBa2Cu3O7-x、SrRuO3、(Ba,Sr)O、(La,Sr)CoO3和(BaO)n·(Ta2O3)m，其中x、n和m是整數(shù)。
本發(fā)明的場(chǎng)發(fā)射器件提供了更穩(wěn)定的電子發(fā)射、更長(zhǎng)的器件壽命、特定發(fā)射電流時(shí)的更低的工作電壓，減輕了各個(gè)柵電極之間以及柵電極與陰極電極之間的短路問(wèn)題，而且對(duì)真空的要求比現(xiàn)有技術(shù)場(chǎng)發(fā)射器件更不嚴(yán)格。
圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的場(chǎng)發(fā)射器件(FED)100的剖面圖。FED100包括由諸如玻璃、石英之類的硬質(zhì)材料制成的襯底110。陰極112位于襯底110上，由諸如鉬、鋁之類的導(dǎo)電材料制成。用諸如濺射、電子束蒸發(fā)之類的常規(guī)淀積工藝來(lái)制作陰極112。用諸如等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積之類的標(biāo)準(zhǔn)淀積技術(shù)在陰極112上制作介電層114。介電層114由諸如二氧化硅、氮化硅之類的介電材料制成。用常規(guī)腐蝕工藝在介電層114中制作多個(gè)發(fā)射體阱115。在各個(gè)發(fā)射體阱115中制作電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118。在最佳實(shí)施例中，電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118具有圓錐形狀，并可能包含由鉬制成的Spindt尖端。制作電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118的方法，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員來(lái)說(shuō)是眾所周知的。FED100還包括多個(gè)由諸如鉬、鋁之類的導(dǎo)電材料制成的柵電極116。柵電極116被圖形化以提供對(duì)電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118的選擇性尋址能力。FED 100還包括與電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118隔開(kāi)且設(shè)計(jì)來(lái)接收其發(fā)射的電子的陽(yáng)極122。
根據(jù)本發(fā)明，F(xiàn)ED 100具有位于電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118、柵電極116和介電層114上的鈍化層120。電子發(fā)射體121由電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118與制作在其上的鈍化層部分120確定。
鈍化層120由在FED 100的真空環(huán)境中化學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定的材料制成。鈍化層的化學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性提供了從電子發(fā)射體121的穩(wěn)定的電子發(fā)射。特別是，鈍化層120在化學(xué)和熱力學(xué)上比電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118更穩(wěn)定。例如，鈍化層120在FED 100的工作過(guò)程中能抗氧化。特別是，鈍化層120比包含電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118的材料更能夠抗氧化。鈍化層120最好用功函數(shù)比制作電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118的材料更小的材料制成。
在圖1的實(shí)施例中，鈍化層120還具有高得足以避免柵電極116之間電短路的電阻。于是，鈍化層120可以用諸如鑭系氧化物之類的具有高電阻率的氧化物來(lái)制作。此外，若鈍化層120做得很薄(單層到大約100nm)，以致薄層電阻高得足以緩和柵電極116之間的電短路問(wèn)題，則可用導(dǎo)電氧化物來(lái)制作鈍化層120。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的鈍化層最好用氧化物制作。最好用表面功函數(shù)小于制作電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118的材料的表面功函數(shù)的氧化物制作。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118由表面功函數(shù)約為4.6eV的鉬制成。
下面的表1列出了預(yù)期用于根據(jù)本發(fā)明的鈍化層中的選定氧化物的功函數(shù)數(shù)值。表1的功函數(shù)取自紐約Plenum出版社1966年出版的V.S.Fomenko的Handbook of Thermionic Properties一書。特定表面的功函數(shù)部分地依賴于發(fā)射表面處晶格平面的構(gòu)造。這樣，表1所列的某些氧化物就具有相應(yīng)的幾個(gè)功函數(shù)數(shù)值。
表1本發(fā)明的鈍化層所選定的氧化物的功函數(shù)
如表1所示，鑭系稀土元素氧化物(La2O3、Ce2O3、Pr2O3等)具有比鉬小的功函數(shù)。這些氧化物還具有高得足以防止柵電極116之間電短路的電阻率。于是，它們就適合用在鈍化層120中。
借助于執(zhí)行由汽相垂直(相對(duì)于陰極平面為90度)淀積氧化物的覆蓋層，可以實(shí)現(xiàn)鈍化層120。此方法可用于能夠用諸如蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、濺射、等離子體增強(qiáng)化汽相淀積之類的標(biāo)準(zhǔn)汽相淀積技術(shù)來(lái)淀積的氧化物。
如參照?qǐng)D4-6更詳細(xì)地描述的那樣，也可以用液體載體來(lái)淀積鈍化層120。在此特定的方法中，氧化物被分散在液體中以形成液體混合物。此液體混合物被淀積在陰極平面表面上，從而涂敷電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118以及柵極116和介電層114的表面。然后選擇性地清除液體載體。在此方法的一種變體中，可使用一種含有氧化物的金屬元素的有機(jī)金屬先質(zhì)。有機(jī)金屬先質(zhì)被分散在液體載體中，并在用來(lái)選擇性地清除液體載體的等離子體灰化步驟中被轉(zhuǎn)換成氧化物。在圖1實(shí)施例的制造中，不需要圖4-6所述的犧牲層。
根據(jù)本發(fā)明的鈍化層的厚度被預(yù)定以便從選定表面提供電子發(fā)射。通常，可以用較薄的膜來(lái)增強(qiáng)從電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118的表面123的電子發(fā)射。例如薄膜可以包含一個(gè)材料單層。較厚的膜可以用來(lái)提供從鈍化層的電子發(fā)射。這種厚膜確定電子發(fā)射體的表面，電子從這一表面發(fā)射。在圖1的實(shí)施例中，鈍化層120的厚度最好在50-500埃之間，以便由鈍化層120確定電子發(fā)射體121的表面125。
FED 100借助于將適合于實(shí)現(xiàn)在圖1中由從電子發(fā)射體121向外的箭頭124表示的電子發(fā)射的預(yù)定電位加于陰極112、柵電極116和陽(yáng)極122而工作。根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射體也期望用于電極構(gòu)造不是三極管形式的場(chǎng)發(fā)射器件。例如，本發(fā)明的電子發(fā)射體可以用于二極管場(chǎng)發(fā)射器件或具有額外聚焦電極的器件。
在根據(jù)本發(fā)明的場(chǎng)發(fā)射器件的第二實(shí)施例中，鈍化層位于電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118上；在柵電極116之間沒(méi)有鈍化層。圖2和3示出了這一特殊構(gòu)造。對(duì)于電阻率低于打算用于圖1實(shí)施例中的氧化物的電阻率的氧化物是特別有用的。借助于在電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118上選擇性地淀積鈍化層，避免了柵電極116之間的電短路。
圖2和3是根據(jù)本發(fā)明的場(chǎng)發(fā)射器件(FED)200的剖面圖。如圖3所示，F(xiàn)ED 200包括只位于電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118的表面123上的鈍化層220。對(duì)于由導(dǎo)電氧化物制成的較厚(大于大約100nm)的鈍化層是特別有用的。
如圖2所示，F(xiàn)ED 200可以借助于首先在柵電極116和介電層114上制作犧牲層226來(lái)制造。犧牲層226由淀積鈍化層220之后能夠被選擇性地清除的犧牲材料制成。犧牲層226最好由下列金屬之一制成鋁、鋅、銅、錫、鈦、釩、銀。用傾斜淀積方法來(lái)制作犧牲層226，以便減少犧牲材料在發(fā)射體阱115的壁上和表面123上的淀積。
在制作犧牲層226之后，借助于執(zhí)行由汽相垂直(相對(duì)于陰極板平面為90度)淀積氧化物的覆蓋層，在陰極板上淀積鈍化層220。此方法對(duì)于能夠用諸如蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、濺射、等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積之類的標(biāo)準(zhǔn)汽相淀積技術(shù)來(lái)淀積的氧化物是有用的。
在最佳實(shí)施例中，鈍化層220的厚度在50-500埃的范圍內(nèi)，使得由鈍化層220的氧化物確定表面225且電子發(fā)射來(lái)自鈍化層220。電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118和其上淀積的那部分鈍化層220的結(jié)合，確定了電子發(fā)射體221。
在淀積鈍化層220之后，用例如常規(guī)選擇性腐蝕工藝，選擇性地清除犧牲層226。然后，如圖3所示，陽(yáng)極122與陰極板組裝。最好用圖2和3所述的方法淀積的導(dǎo)電氧化物的例子是In2O3、IrO2、RuO2、PdO、SnO2、ReO3、In2O3:SnO2、BaTiO3、BaCuOx、Bi2Sr2CaCu2Ox、YBa2Cu3O7-x、SrRuO3，其中x是整數(shù)。
某些打算用于本發(fā)明電子發(fā)射體的鈍化層的氧化物不是用標(biāo)準(zhǔn)汽相淀積技術(shù)常規(guī)地淀積的。這些氧化物包括但不局限于RuO2和ReO3。下面參照?qǐng)D4-6來(lái)描述對(duì)這些類型氧化物的淀積特別有用的方法。
圖4示出了在制造根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的FED 300的過(guò)程中制作的結(jié)構(gòu)。發(fā)射增強(qiáng)氧化物或其先質(zhì)首先被分散到液體載體中。在此例子中，液體載體是有機(jī)分布液體介質(zhì)。此有機(jī)分布液體介質(zhì)是諸如乙醇、丙酮或其它有機(jī)溶劑之類的液體有機(jī)材料，在淀積在陰極板上之后能夠被選擇性地清除。
在發(fā)射增強(qiáng)氧化物或其先質(zhì)被分散到有機(jī)分布液體介質(zhì)中之后，用諸如滾涂、旋涂之類的常規(guī)淀積方法將液體混合物涂敷到陰極板表面。在此淀積步驟中，液體混合物涂敷電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118和犧牲層226。
在淀積鈍化層320之后，從其上清除有機(jī)分布液體介質(zhì)。用包括暴露于等離子體而燃燒有機(jī)分布液體介質(zhì)步驟的灰化過(guò)程來(lái)達(dá)到有機(jī)分布液體介質(zhì)的清除。用這種方法，實(shí)現(xiàn)了包括電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118和其上制作的發(fā)射增強(qiáng)氧化物涂層的電子發(fā)射體321。在清除有機(jī)分布液體介質(zhì)之后，用選擇性腐蝕方法選擇性地清除犧牲層226。然后將陰極板與陽(yáng)極(未示出)組裝。
在圖4的例子中，最終發(fā)射增強(qiáng)涂層的厚度決定于發(fā)射增強(qiáng)氧化物或其先質(zhì)在有機(jī)分布液體介質(zhì)中的濃度。低濃度可以用來(lái)制作很薄的涂層。很薄的涂層導(dǎo)致由氧化物和電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118確定的電子發(fā)射體321的表面325。例如，很薄的涂層可以包括一個(gè)單層發(fā)射增強(qiáng)氧化物。在最佳實(shí)施例中，濃度被預(yù)定成使最終涂層厚得足以確定電子發(fā)射體321的表面325。在此后一構(gòu)造中，電子發(fā)射只來(lái)自氧化物涂層。此構(gòu)造對(duì)功函數(shù)小于電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118的發(fā)射增強(qiáng)氧化物特別有用。這些較厚涂層的厚度大于約100埃。
當(dāng)發(fā)射增強(qiáng)氧化物的先質(zhì)被用于圖4的實(shí)施例時(shí)，在將液體混合物淀積在陰極板上之后，發(fā)射增強(qiáng)氧化物的先質(zhì)被轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的發(fā)射增強(qiáng)氧化物。一種有代表性的先質(zhì)是有機(jī)金屬材料，其金屬化學(xué)元素形成作為發(fā)射增強(qiáng)材料的氧化物。在清除有機(jī)分布液體介質(zhì)的步驟中，產(chǎn)物母體的金屬化學(xué)元素被轉(zhuǎn)變成發(fā)射增強(qiáng)氧化物。具體地說(shuō)，在等離子體灰化步驟中，有機(jī)金屬材料的金屬化學(xué)元素被氧化。作為例子，可用來(lái)制作氧化釕的有機(jī)金屬先質(zhì)是十二羰基三釕[Ru3(CO)12]或釕(III)2,4-戊二酮[Ru(C5H7O2)3]；可用來(lái)制作氧化錸的有機(jī)金屬先質(zhì)是十羰基二錸[Re2(CO)10]。
當(dāng)最終氧化物涂層的電阻率高得足以避免柵電極116之間的電短路時(shí)，圖4所述的方法也可以用來(lái)制造圖1所示的結(jié)構(gòu)。在圖4所述的方法的這一變例中，略去了犧牲層。
能夠用圖4所述的液體載體來(lái)淀積的某些發(fā)射增強(qiáng)氧化物，如果被淀積在確定發(fā)射體阱115的介電層114的表面上或鄰近表面，則其導(dǎo)電性高得足以引起短路問(wèn)題。如圖5和6所述，用根據(jù)本發(fā)明的方法，這些導(dǎo)電的發(fā)射增強(qiáng)氧化物也可以選擇性地淀積在電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118上。
圖5和6所示是具有含導(dǎo)電發(fā)射增強(qiáng)氧化物的鈍化層420的FED400的剖面圖。借助于首先將導(dǎo)電發(fā)射增強(qiáng)氧化物分散到液體負(fù)光刻膠材料中，來(lái)制作鈍化層420。用諸如滾涂、旋涂之類的常規(guī)液體淀積方法，將這種混合物淀積在陰極板上。此淀積步驟通常涂敷犧牲層226和電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118。但有些被淀積的材料可能在各個(gè)發(fā)射體阱115的底部形成底座部分422和/或可能沿確定發(fā)射體阱115的壁淀積。
如果不把它們清除，則由于導(dǎo)電的發(fā)射增強(qiáng)氧化物的電阻率較低，這些淀積的材料可能引起陰極112與柵電極116之間的電短路問(wèn)題。借助于首先將陰極板暴露于一般沿垂直于陰極板平面的方向照向陰極板的平行紫外光，可以清除這些淀積的材料。在圖5中，用多個(gè)箭頭424來(lái)表示平行的紫外光。在曝光步驟中，確定各個(gè)發(fā)射體阱115的結(jié)構(gòu)的突出的上部為底座部分422和任何淀積在發(fā)射體阱115的壁上的材料遮去紫外光。
如圖6所示，在曝光步驟之后，對(duì)鈍化層420進(jìn)行顯影，從而清除鈍化層420的未被曝光的鈍化層420部分。然后，例如用等離子體灰化方法，從鈍化層420清除負(fù)光刻膠。用這種方式，實(shí)現(xiàn)了包括電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)118和其上制作的發(fā)射增強(qiáng)氧化物的電子發(fā)射體421。在清除負(fù)光刻膠之后，清除犧牲層226。在清除犧牲層226之后，將陰極板與陽(yáng)極(未示出)組裝。能夠用圖5和6所述方法淀積的導(dǎo)電的發(fā)射增強(qiáng)氧化物包括RuO2、PdO、SnO2、ReO3和IrO2。
用與圖4所述相似的方法來(lái)確定鈍化層420的最終結(jié)構(gòu)的厚度。在最佳實(shí)施例中，此氧化物確定電子發(fā)射體421的表面425。
總之，本發(fā)明是為了得到具有用化學(xué)和熱力學(xué)上比現(xiàn)有技術(shù)涂層更穩(wěn)定的鈍化層涂敷的電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射器件。鈍化層最好由下列元素的氧化物中的一種和它們的組合制成Ba、Ca、Sr、In、Sc、Ti、Ir、Co、Sr、Y、Zr、Ru、Pd、Sn、Lu、Hf、Re、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Th。本發(fā)明的場(chǎng)發(fā)射器件提供了更穩(wěn)定的電子發(fā)射、更長(zhǎng)的器件壽命、在特定發(fā)射電流下更低的工作電壓、各個(gè)柵電極之間以及柵電極與陰極電極之間的短路問(wèn)題得到緩和，且比現(xiàn)有技術(shù)場(chǎng)發(fā)射器件對(duì)真空的要求更不嚴(yán)格。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員來(lái)說(shuō)，可以作出進(jìn)一步修正和改進(jìn)。因此應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所示的特殊形式，且所附權(quán)利要求覆蓋了所有不超越本發(fā)明構(gòu)思與范圍的修正。
權(quán)利要求
1．一種場(chǎng)發(fā)射器件(100,200,300,400)，它包含具有表面的襯底(110)；位于襯底(110)表面上的陰極(112)；位于陰極(112)上且確定發(fā)射體阱(115)的介電層(114)；位于發(fā)射體阱(115)中且具有表面(123)的電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)(118)；位于電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)(118)的表面(123)上以確定電子發(fā)射體(121,221,321,421)的鈍化層(120,220,320,420)；以及面對(duì)電子發(fā)射體(121,221,321,421)的陽(yáng)極(122)。
2．權(quán)利要求1的場(chǎng)發(fā)射器件(100,200,300,400)，還包括位于介電層(114)上的柵電極(116)。
3．權(quán)利要求1的場(chǎng)發(fā)射器件(100,200,300,400)，其中鈍化層(120,220,320,420)包含氧化物。
4．權(quán)利要求3的場(chǎng)發(fā)射器件(100,200,300,400)，其中電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)(118)包含具有第一功函數(shù)的材料，且其中構(gòu)成鈍化層(120,220,320,420)的氧化物具有第二功函數(shù)，氧化物的第二功函數(shù)小于構(gòu)成電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)(118)的材料的第一功函數(shù)。
5．權(quán)利要求3的場(chǎng)發(fā)射器件(100,200,300,400)，其中電子發(fā)射體(121,221,321,421)具有表面(125,225,325,425)，且其中氧化物確定電子發(fā)射體(121,221,321,421)的表面(125，225,325,425)。
6．權(quán)利要求3的場(chǎng)發(fā)射器件，其中氧化物選自下列元素的氧化物中的一種和它們的組合Ba、Ca、Sr、In、Sc、Ti、Ir、Co、Sr、Y、Zr、Ru、Pd、Sn、Lu、Hf、Re、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Th。
7．權(quán)利要求6的場(chǎng)發(fā)射器件，其中氧化物選自BaO、Ba3WO6、CaO、SrO、In2O3、Sc2O3、TiO、IrO2、Y2O3、ZrO2、RuO2、PdO、SnO2、Lu2O3、HfO2、ReO3、La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd2O3、Pm2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb2O3、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、ThO2、In2O3:SnO2、BaTiO3、BaCuOx、xBaO·HfO2、Bi2Sr2CaCu2Ox、YBa2Cu3O7-x、SrRuO3、(Ba,Sr)O、(La,Sr)CoO3和(BaO)n·(Ta2O3)m構(gòu)成的組，其中x、n和m是整數(shù)。
8．權(quán)利要求1的場(chǎng)發(fā)射器件(100,200,300,400)，其中的鈍化層(120,220,320,420)主要由氧化物組成。
9．權(quán)利要求8的場(chǎng)發(fā)射器件，其中氧化物選自下列元素的氧化物中的一種和它們的組合Ba、Ca、Sr、In、Sc、Ti、Ir、Co、Sr、Y、Zr、Ru、Pd、Sn、Lu、Hf、Re、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Th。
10．權(quán)利要求9的場(chǎng)發(fā)射器件，其中氧化物選自BaO、Ba3WO6、CaO、SrO、In2O3、Sc2O3、TiO、IrO2、Y2O3、ZrO2、RuO2、PdO、SnO2、Lu2O3、HfO2、ReO3、La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd2O3、Pm2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb2O3、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、ThO2、In2O3:SnO2、BaTiO3、BaCuOx、xBaO·HfO2、Bi2Sr2CaCu2Ox、YBa2Cu3O7-x、SrRuO3、(Ba,Sr)O、(La,Sr)CoO3和(BaO)n·(Ta2O3)m，其中x、n和m是整數(shù)。
全文摘要
一種電子發(fā)射體(121,221,321,421),包含其上制作有鈍化層(120,220,320,420)的電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)(118)。鈍化層(120,220,320,420)由下列元素的氧化物中的一種和它們的組合制成:Ba、Ca、Sr、In、Sc、Ti、Ir、Co、Sr、Y、Zr、Ru、Pd、Sn、Lu、Hf、Re、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Th。在最佳實(shí)施例中,電子發(fā)射體結(jié)構(gòu)(118)由鉬制成,而鈍化層(120,220,320,420)由功函數(shù)低于鉬的功函數(shù)的發(fā)射增強(qiáng)氧化物制成。
文檔編號(hào)H01J1/30GK1237270SQ98801204
公開(kāi)日1999年12月1日 申請(qǐng)日期1998年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月28日
發(fā)明者巴布·查拉馬勒, 松·P·帕克, 查里斯·A·羅威爾 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司