电子发射器件及利用此电子发射器件的显示器件制造技术

一种电子发射器件具有高电子发射效率。该器件包括金属或半导体的电子提供层、形成于电子提供层上的绝缘层、及形成于此绝缘层上的薄膜金属电极。绝缘层的膜厚为５０ｎｍ或５０ｎｍ以上。电子提供层由硅晶片制成。在电场加于电子提供层和薄膜金属电极间时，此电子发射器件发射电子。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子发射器件及利用此电子发射器件的电子发射显示器件。在场电子发射显示装置中，已知场发射显示器(FED)为装有不需要阴极加热的冷阴极电子发射源阵列的平面发射显示器件。例如利用微突起Spindt型冷阴极的FED的发射原理如下尽管这种FED具有不同于阴极射线管(CRT)的Spindt型突起阴极阵列，但其发射原理与CRT类似。在FED中，由与Spindt型阴极隔开的各栅极将电子引入真空空间，并使电子打到涂在透明阳极上的荧光物质上，从而引起光发射。然而，由于作为冷阴极的微Spindt型发射极阵列的制造复杂，包含许多工艺，所以，这种FED存在着生产成品率低的问题。还有一种具有金属—绝缘体—金属(MIM)结构作为平面电子发射源的电子发射器件。具有MIM结构的电子发射器件包括依次形成于基片上的作为下电极的Al底层、厚约10nm的Al2O3绝缘层、及作为上电极的厚约10nm的Au上层。在这种MIM器件设置于真空的相对电极下的情况下，当在Al底层和Au上层间加电压，并同时在相对电极上加加速电压时，有一些电子从Au上层发射出来，并到达相对电极。甚至这种MIM结构的电子发射器件仍不能提供足量的发射电子。为了克服这种MIM器件发射的这些缺点，一般认为有必要使Al2O3绝缘层更薄，约几个纳米，并使Al2O3绝缘层均质，以便Al2O3绝缘层和Au上层间的界面更均匀。为了提供更薄和更均匀的绝缘层，例如，人们试图利用阳极氧化法控制阳极氧化电流，从而改善电子发射特性，如日本专利申请公开号平7-65710描述的专利技术。然而，即使由这种阳极氧化方法制造的具有MIM结构的电子发射器件，也只能保证约1×10-5A/cm2的发射电流，和约1×10-3的电子发射效率。因此，本专利技术的目的是提供一种具有高电子发射效率的电子发射器件，该器件能够利用加于其上的低施加电压稳定地发射电子，及利用此电子发射器件的电子发射显示装置。考虑到这种电子发射器件的普通应用，将硅(Si)应用于电子发射器件中的电子提供层对于提高器件的稳定性是有效的，另外，利用由溅射法淀积的非晶硅(a-Si)层对于提高生产成品率是有效的，并因此很有益。然而，存在一个问题，即，由于该a-Si层中存在许多悬空键，例如约1020个/cm3，所以，该层会因对其的热处理而容易退化。由于热处理对于器件的真空封装来说是必需的，所以非晶硅层中存在的许多悬空键成了实际应用电子发射器件中的一个障碍。因此，本专利技术的另一目的是提供一种在高温下具有高稳定性的电子发射器件，及应用此电子发射器件的电子发射显示装置。为了克服上述和其它问题，利用根据本专利技术实施方案的电子发射器件实现了本专利技术的目的，其中，根据本专利技术的器件包括金属或半导体构成的电子提供层；形成于电子提供层上的绝缘层；及形成于此绝缘层上并面对真空空间的薄膜金属电极，其特征在于，所说绝缘层的膜厚为50nm或50nm以上，所说电子提供层由硅晶片制成，因而，在电场加于电子提供层和薄膜金属层之间时，此电子发射器件发射电子。而且，利用本专利技术的电子发射器件的显示器件包括一对彼此面对且其间具有真空空间的第一和第二基片；设置于第一基片上的多个电子发射器件；设置于第二基片的收集电极；及形成于收集电极上的荧光层，每个电子发射器件包括金属或半导体的电子提供层；形成于电子提供层上的绝缘层；及形成于此绝缘层上且面对真空空间的薄膜金属电极，其中所说绝缘层的膜厚为50nm或50nm以上，所说电子提供层由硅晶片制成。根据具有上述结构的本专利技术电子发射器件，电子提供层中的悬空键减少，所以器件的热稳定性提高，并且由于绝缘层较厚的厚度，不容易在其中形成通孔，所以其生产成品率提高。本专利技术的电子发射器件是一平面或点状的电子发射二极管，可应用于如象素真空管或真空管的源、扫描或传送电子显微镜的电子发射源、真空微电子器件等的高速器件。此外，这种电子发射器件可以用作发射毫米或亚毫米波长的电磁波的微小微波管或二极管，还可用作高速开关器件。附图说明图1是根据本专利技术电子发射器件的示意剖面图；图2是展示电子发射器件的发射电流与制造本专利技术的电子发射显示器件的工艺中烘烤或加热器件的温度间的关系的曲线图；图3是展示发射电流与本专利技术的电子发射器件的绝缘层膜厚间关系的曲线图；图4是展示电子发射效率与本专利技术的电子发射器件的绝缘层膜厚间关系的曲线图；图5是展示二极管电流Id和发射电流Ie与本专利技术实施方案的电子发射器件的驱动电压Vd间关系的曲线图；图6是展示根据本专利技术一个实施方案的电子发射显示器件的示意透视图；以及图7是展示根据本专利技术另一个实施方案的电子发射显示器件的示意透视图。下面参照各附图详细说明本专利技术的优选实施方案。如图1所示，实现本专利技术的电子发射器件具有作为电子提供层的硅晶片器件基片12，其上一侧依次层叠或形成有二氧化硅(SiO2)绝缘层13和面对真空空间的薄膜金属电极15。在器件基片12的另一侧上，形成有由铝(Al)、钨(W)、氮化钛(TiN)、铜(Cu)、铬(Cr)等的欧姆电极11。具体说，应注意，该电子提供层12是由硅晶片制成的。绝缘层13淀积得较厚，以便具有50nm或50nm以上的厚度。把第二基片1固定于第一硅晶片基片12之上，使两者间夹有真空空间。硅晶片可以形成于如Al2O3、Si3N4和BN等陶瓷板上。这种电子发射器件可当作一个二极管，其表面上的薄膜金属电极15与正施加电压Vd相连，背电极即欧姆电极11接地电势。在例如90伏的电压Vd加到欧姆电路11和薄膜金属电极15间以向电子提供层12供应电子时，具有二极管电流Id。由于绝缘层13具有高电阻，所以所加电场的大部分加到绝缘层13上。电子在绝缘层13的导带中向薄膜金属电极15行进。由于很强的电场，某些到达薄膜金属电极15附近的电子穿过薄膜金属电极15，发射出来进入所说的真空空间。从薄膜金属电极15发出的电子e(发射电流Ie)很快被加到相对收集电极(透明电极)2上的高电压Vc加速，并在收集电极2被收集。如果收集电极2上涂有荧光物质，则可观察到相应的可见光。根据本专利技术，关于电子发射器件的电子提供层12的有效的材料，尤其是用单晶态的硅晶片代替非晶硅。此硅晶片的悬空键明显少于非晶硅中的悬空键。此硅晶片具有高热耐久性。此硅晶片可以包括任何掺杂剂。氧化硅SiOx(下标x表示原子比)可作为绝缘层13的电介质材料，也可以用如LiOx，LiNx，NaOx，KOx，RbOx，CsOx，BeOx，MgOx，MgNx，CaOx，CaNx，SrOx，BaOx，ScOx，YOx，YNx，LaOx，LaNx，CeOx，PrOx，NdOx，SmOx，EuOx，GdOx，TbOx，DyOx，HoOx，ErOx，TmOx，YbOx，LuOx，TiOx，ZrOx，ZrNx，HfOx，HfNx，ThOx，VOx，VNx，NbOx，TaOx，TaNx，CrOx，CrNx，MoOx，MoNx，WOx，WNx，MnOx，ReOx，FeOx，FeNx，RuOx，OsOx，CoOx，RhOx，IrOx，NiOx，PdOx，PtOx，CuOx，CuNx，AgOx，AuOx，ZnOx，CdOx，HgOx，BOx，BNx，AlOx，AlNx，GaOx，GaNx，InOx，SiNx，GeOx，S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子发射器件，包括： 金属或半导体构成的电子提供层； 形成于电子提供层上的绝缘层；及 形成于此绝缘层上并面对真空空间的薄膜金属电极， 其特征在于，所说绝缘层的膜厚为５０ｎｍ或５０ｎｍ以上，所说电子提供层由硅晶片制成，因而，在电场加于电子提供层和薄膜金属层之间时，此电子发射器件发射电子。

【技术特征摘要】
1.一种电子发射器件，包括金属或半导体构成的电子提供层；形成于电子提供层上的绝缘层；及形成于此绝缘层上并面对真空空间的薄膜金属电极，其特征在于，所说绝缘层的膜厚为50nm或50nm以上，所说电子提供层由硅晶片制成，因而，在电场加于电子提供层和薄膜金属层之间时，此电子发射器件发射电子。2.一种电子发射显示器件，包括一对彼此面...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田高士，小笠原清秀，吉川高正，中马隆，根岸伸安，岩崎新吾，伊藤宽，吉泽淳志，柳沢秀一，酒村一到，
申请(专利权)人：先锋电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]