JP3372751B2

JP3372751B2 - 電界電子放出素子およびその作製方法

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Publication number: JP3372751B2
Application number: JP10446696A
Authority: JP
Inventors: 透田
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Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2003-02-04
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Also published as: JPH09270227A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界電子放出素
子、および該電子放出素子の製造方法に関するものであ
り、該電界電子放出素子は電子源、画像形成装置などに
利用可能である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子放出素子としては大別し
て熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類のもの
が知られている。冷陰極電子放出素子には電界放出型
（以下、「ＦＥ型」という）や、金属／絶縁層／金属型
（以下、「ＭＩＭ型」という）や、表面伝導型電子放出
素子（以下、「ＳＣＥ型」という）等がある。

【０００３】ＦＥ型の例としてはW. P. Dyke & W.W. Do
lan, "Field emission"、Advance inElectron Physics,
8(1956)89 あるいはC.A.Spindt,"Physical Properties
ofthin-film field emission cathodes with molybden
um cones", J.Appl.Phys.,47(1976)5248等に開示された
ものが知られている。

【０００４】また、ＭＩＮ型の例としてはC.A. Mead, "
Operation of Tunnel-Emission Devices", J. Appl. Ph
ys., 32(1961)646等に開示されたものが知られている。

【０００５】さらに、ＳＣＥ型の例としてはM.I. Elins
on, Radio Eng. Electron Phys., 10(1965)1290等に開
示されたものがある。

【０００６】また、ダイヤモンドを用いたＦＥ型の電界
電子放出素子としては森らにより個体物理１９９４年９
月号Ｖｏｌ．２９７６７〜７７３の解説に紹介されて
おり、さらにN.Kumar et al. SID94 DIGEST P43〜46に
ディスプレーの紹介が、またN.S. Xu et al. J. Phys.
D, Appl. Phys. 26(1993)1776〜1780にやはり成膜した
ダイヤモンドのフィールドエミッタが、またJ.Liuet a
l. Appl.Phys.Lett., 65(1994)2842〜2844にダイヤモン
ドでコートしたシリコンフィールドエミッタが開示され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
各種の電子放出素子において、放出電流値および効率等
が少ないなどの問題があった。また、真空中での動作時
において、真空中に残存する種々のガスの電子放出素子
への作用によるノイズや特性のゆらぎ、長時間駆動をお
こなた時の放出電流の減少（劣化）等の問題があった。

【０００８】また製法においても、冷陰極に先端が尖っ
た円錐状のＭｏを形成したスピントタイプなどではエミ
ッタ先端の先鋭化のプロセスが複雑で困難であり、また
ダイヤモンドを用いた電界放出素子では、例えばＹＡＧ
レーザでグラファイト材料のターゲットを照射し溶解さ
せて、炭素原子をガラス基板上に堆積させるダイヤモン
ド膜の成膜の再現性や電極とダイヤモンドの接合性など
に問題があった。

【０００９】本発明はこれら、特にダイヤモンドを用い
たＦＥ型の電界電子放出素子の問題を解決することにあ
る。

【００１０】即ち、本発明の目的は動作駆動時に、安定
で、十分な電子放出量のある高効率、高性能のＦＥ型の
電子放出素子の提供を目的とする。

【００１１】また、上記の特性を有する素子の作製方法
の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決すための手段】本発明は、上述した課題を
解決するために鋭意検討をおこなってなされたものであ
り、下述の構成のもである。

【００１３】すなわち、素子電極と、前記素子電極上に
配置されたエミッタ部と、アノード部とを備える電界電
子放出素子において、前記エミッタ部は、少なくともダ
イヤモンドと、前記素子電極及びダイヤモンドに接合し
たフラーレンとを有していることを特徴とするものであ
る。また、素子電極と、前記素子電極上に配置されたエ
ミッタ部と、アノード部とを備える電界電子放出素子に
おいて、前記エミッタ部は、ダイヤモンドと、前記ダイ
ヤモンドに接合されたフラーレンと、前記素子電極及び
フラーレンに電気的に接続された伝導層とを有している
ことを特徴とするものである。

【００１４】さらに、好ましくはフラーレンがＣ₆₀もし
くはＣ₇₀であること、またフラーレン同士が重合してい
ること、更にはダイヤモンドが薄膜であること、もしく
はダイヤモンドが微粒子であることを特徴とするもので
ある。

【００１５】本発明は、上記電界電子放出素子の製造方
法をも包含する。

【００１６】本発明の電界電子放出素子の製造方法にお
いて、少なくともフラーレンを１ＧＰａ以上の圧力で処
理すること、またエミッタの表面をプラズマで処理する
こと、またエミッタの表面を電磁波で照射すること、ま
たエミッタの表面をイオン照射すること、また素子を水
素分圧１０^-6パスカル以上の雰囲気でアニールする工程
を有する工程を有すること、また１０^-2パスカル以下の
雰囲気で素子を初期駆動する工程を有することなどを特
徴とする電界電子放出素子の製法が有効である。

【００１７】即ち、ダイヤモンド膜をＣＶＤ法などの方
法で成膜することも可能であるが、さらにはダイヤモン
ド微粒子を分散させることによりダイヤモンド層を作製
することが簡便であり、またダイヤモンドと導体との接
合にフラーレンを有することが本質的に有効であり、該
接合を強化するために高圧やプラズマ、電磁波、イオン
などの照射が用いられ、またプラズマ処理やイオン照
射、水素中アニールでダイヤモンド表面処理行程を行う
のもである。

【００１８】本発明の電界電子放出素子および製法によ
って、負の電子親和力あるいは低仕事関数のダイヤモン
ドを有しており、且つダイヤモンドへの良好な接合がフ
ラーレンにより得られるので、同じ駆動電圧でも大きく
安定な放出電流が得られる。さらにはダイヤモンド表面
が化学的に安定であるため、真空度が悪い環境下でも駆
動でき、動作駆動時の放出電流のノイズ、および劣化に
よる放出電流の減少を抑制することができる。

【００１９】また、ダイヤモンド微粒子を用いることも
出来るので、安易に素子が製造でき、その結果製造コス
トも軽減される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。

【００２１】本発明を適用し得るＦＥ型電界電子放出素
子の基本的構成には大別して、垂直型、横型の２つがあ
る。

【００２２】『垂直型電界電子放出素子』まず、垂直型
電界電子放出素子について図１、図２及び図５、図６を
用いて説明する。

【００２３】図１、図２は、本発明の垂直型電界電子放
出素子の例を示す模式図である。図１は本発明の２極タ
イプの垂直型電界電子放出素子の構成を示す模式図であ
り、図２は本発明の３極タイプの垂直型電界電子放出素
子の構成を示す模式図である。また図５、図６は、本発
明のエミッタ部分の拡大図の例を示す模式図であり、図
５はダイヤモンドに膜を用いた例であり、図６はダイヤ
モンドに微粒子を用いた例である。

【００２４】図１において、１は基板、２は素子電極、
３は電子放出部にあたるエミッタ、４はアノードであ
る。図２において図１に示した部位と同じ部位には図１
に付した符号と同一の符号を付している。図２において
５はゲートである。

【００２５】又、図５において、図１に示した部位と同
じ部位には図１に付した符号と同一の符号を付している
が、５１はダイヤモンド層であり、５２はフラーレンを
含有する接合層であり、５３は素子電極２と接合層５２
の電気的な接続を果たす伝導層であり、ダイヤモンド層
５１と接合層５２と伝導層５３とによりエミッタ３が構
成されている。接合層５２が伝導層５３の機能を有して
いる図５（ａ）の場合は伝導層５３は必要ない。

【００２６】また、図６において、図１、図５に示した
部位と同じ部位には図１、図５に付した符号と同一の符
号を付しているが、６１はダイヤモンド微粒子であり、
図６（ｂ）は図６（ａ）のフラーレンを含有する接合層
５２がダイヤモンド６１と伝導層５３の界面に薄く存在
する場合の例である。

【００２７】本発明の第１の特徴は、図５、図６に示さ
れる様に、エミッタ３が、ダイヤモンドを表面に有して
おり、且つダイヤモンドと素子電極２もしくは伝導層５
３の界面の少なくとも一部にフラーレンが結合している
ものである。

【００２８】エミッタ３は、図５の様にダイヤモンド層
５１、フラーレン含有接合層５２、（伝導層）、素子電
極２の順に層状に構成されているが、図６の様にフラー
レン含有層５２や伝導層５３の表面及び内部にダイヤモ
ンドが組み込まれた構造をしていても良い。

【００２９】ダイヤモンドは、部分的に｛１１１｝
面、もしくは｛１００｝面を有しているのが好まし
い。これは、ダイヤモンド結晶の｛１１１｝面もし
くは｛１００｝面は、電子親和力が小さく良好な電
子放出特性を示すことによる。

【００３０】またエミッタ３に用いられるダイヤモンド
微粒子６１とは、天然ダイヤモンド微粒子、人工合成ダ
イヤモンド微粒子を主体とする微粒子である。その粒子
径は１００μｍ以下、好ましくは１μｍ以下が望ましい
が、正確には素子の設計で決まるものである。微細なダ
イヤモンド粒子の方がエミッタとアノードの距離が均一
になりやすいと言える。そのダイヤモンド微粒子の存在
密度は、エミッタ３の表面近傍において１０⁶個／ｃｍ²
以上、好ましくは１０⁸個／ｃｍ²以上が良い。

【００３１】また、ダイヤモンド層を成膜するにはＣＶ
Ｄ法やＰＶＤ法など各種の方法が利用可能であるが、特
に好ましくは基板温度が４００℃以下でダイヤモンド層
が得られる方法が好ましく、例えばマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ法、ＥＣＲ法、レーザーアブレーション法などが
挙げられる。

【００３２】また、伝導層５３や伝導層５３が無い場合
の素子電極２は基本的には電気伝導性材料ならば良い
が、フラーレンとの接合性を考慮するとグラファイトや
非晶質カーボン、もしくはカーバイトやカーバイトをつ
くる様なＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ
などの金属が好ましい。

【００３３】尚、非晶質カーボンとは、アモルファスカ
ーボン及び、例えばグラファイト的なＰＧ、ＧＣと呼ば
れるもの（ＰＧは結晶粒が２０ｎｍ程度で結晶構造がや
や乱れたもの、ＧＣは結晶粒が２ｎｍ程度になり結晶構
造の乱れがさらに大きくなったものを指す）、及びそれ
ら材料の混合物を指す。

【００３４】基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不
純物含有量を減少したガラス、青板ガラス、青板ガラス
にスパッタ法等により形成したＳｉＯ₂を積層したガラ
ス基板及びアルミナ等のセラミックス及びＳｉ基板等を
用いることができる。

【００３５】素子電極２の材料としては、一般的な導体
材料を用いることができる。これは例えばＮｉ、Ｃｒ、
Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金
属或は合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂、Ｐｄ−Ａ
ｇ等の金属或は金属酸化物とガラス等から構成される印
刷導体、Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂等の透明導電体及びポリシ
リコン等の半導体材料等から適宜選択することができ
る。

【００３６】エミッタ３とアノード４の距離やエミッタ
３とゲート５の距離、およびエミッタ３やゲート５の形
状等は、応用される形態等を考慮して、設計される。例
えば、エミッタ３とアノード４の距離はサブμｍから数
ｍｍの範囲とすることができ、エミッタ３とゲート５の
距離はそれより短いものとなる。また、エミッタ３の形
状は図には示していないが円形や方形、もしくは立体的
な円錐系でもよく、大きさとしては数μｍ〜数ｍｍ、厚
みもサブμｍ〜数ｍｍの範囲とすることができる。

【００３７】『横型電界電子放出素子』次に、横型電界
型電子放出素子について説明する。図３、図４は、本発
明の横型電界型電子放出素子の例を示す模式的断面図で
ある。図３、図４においては、図１、図２に示した部位
と同じ部位には図１、図２に付した符号と同一の符号を
付している。図４に示す６は段差部である。基板１、電
極２、エミッタ３、アノード４、ゲート５は前述した垂
直タイプの電界電子放出素子の場合と同様の材料で構成
することができる。段差部６は、真空蒸着法、印刷法、
スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂等の絶縁性材料で構
成することができる。段差部６はエミッタ３に有効に電
界が印加でき、またゲート５の位置がエミッタ３とアノ
ード４に対して適当な位置になる様設計され、サブμｍ
から数ｍｍの範囲とすることができる。

【００３８】『フラーレン』なお、本明細書におけるフ
ラーレンの具体的な意味について説明する。

【００３９】フラーレンに対する正確な定義付けは未だ
なされていないが広範な記述が『化学同人発行：Ｃ₆₀・
フラーレンの化学（平成５年１０月２０日発行）』にな
されている。なお、「フラーレン」という語は、バック
ミンスター・フラーが提案したドーム建築にその形態が
類似していたことからバックミンスターフラーレンとな
り、これを短縮してフラーレンと称したことによる。こ
の文献を参考にして、本明細書では、以下の様にフラー
レンを定義する。

【００４０】（Ａ）主に炭素原子により閉曲面が得られ
ている材料、及びその閉曲面炭素を部分として有する分
子。

【００４１】（Ｂ）主に炭素原子により成る直径数ｎｍ
〜数μｍにわたるチューブ状の材料。

【００４２】上記（Ａ）の主な例としては、Ａ−（１）：Ｃ₆₀，Ｃ₇₀，Ｃ₇₆，Ｃ₇₈，Ｃ₈₂，Ｃ₈₄，Ｃ
₉₀，Ｃ₉₆に代表される炭素原子でできたボール状の材
料、及び炭素の一部がＢ（硼素）などのＣ以外の元素で
置き変った材料。またこれらのボール状のものが多層に
なった材料。

【００４３】Ａ−（２）：Ａ−（１）に示した炭素原子
でできたボール状の材料の中にＳｃやＹ、ランタノイド
の金属が内包された材料であり、例えばＳｃ＆Ｃ₈₂、Ｙ
＆Ｃ₈₂、Ｌａ＆Ｃ₈₂、Ｌａ＆Ｃ₈₀、Ｓｃ₂＆Ｃ₈₄などが
上げられる（金属内包フラーレンと呼ぶ）。但し、ここ
で例えばＳｃ＆Ｃ₈₂は炭素Ｃの数８２個で閉回路をなす
クラスターＣ₈₂のなかに金属原子Ｓｃが１個入っている
ことを表し、Ｓｃ₂＆Ｃ₈₄はクラスターＣ₈₄のなかに金
属原子Ｓｃが２個入っていることを表す。

【００４４】Ａ−（３）：Ａ−（１）、Ａー（２）に示
した材料の有機化学的な誘導体である。例えばＣ₆₀に
Ｈ、Ｂｒ、Ｏ、および各種のアニオン、ラジカルを付加
した材料、または有機金属錯体が該当する。また、これ
らの材料が重合した材料や、分子内ではなく分子間に金
属などがインターカレーションを起こした材料が含まれ
る。

【００４５】また、上記（Ｂ）の主な例としては、グラ
ファイトが筒状になった構造をしたものであり、この筒
が１重の材料や何重にもなっている場合がある。このよ
うな筒状グラファイトは特に細い場合にはナノチューブ
とよばれ、炭素を電極にしてアーク放電させた場合の陰
極に成長したり、また、それより太いチューブは金属微
粒子を触媒として気相中で熱分解することにより得るこ
とができる。

【００４６】（Ａ）と（Ｂ）の差は明確にもみえるが、
例えば（Ｂ）で筒の長さが短くなってくるとタマネギの
様な構造のフラーレンになり、そうなると（Ａ）、
（Ｂ）のいずれでもあるといえる。また、近年、このフ
ラーレンの発見が相次ぎ、それに従って、Ｃ₂₄₀，Ｃ₅₄₀
なども発見されている。

【００４７】しかしながら、本発明に最も重要と考えら
れるのが分子としてはＣ₆₀、Ｃ₇₀である。これはＣ₆₀、
Ｃ₇₀が現在のところ簡便に合成、精製できることにあ
り、将来他のフラーレンの容易な製造法が得られればそ
の限りではない。また特に本発明に重要であるのはＣ₆₀
が重合している材料であり、この場合には素子としての
特性も向上するが明確な原因は特定できていない。この
重合の方法には以下のような方法がある。

【００４８】（ａ）高圧高温処理：例えば温度８００
℃、圧力５ＧＰａでの処理や爆縮処理。

【００４９】（ｂ）電磁波照射：例えばアルゴンレーザ
ー、水銀ランプ。

【００５０】（ｃ）プラズマ処理：例えばＣＦ₄プラズ
マ処理。

【００５１】（ｄ）元素添加：例えばＫＣ₆₀、ＲｂＣ
₆₀、ＣｓＣ₆₀。

【００５２】またフラーレンとフラーレンが分解したア
モルファスの混合物も重合した材料と同様に有効であ
り、これはＣ₆₀の高周波イオンプレーティオングやレー
ザーアブレーションやプラズマ処理などにより得られ
る。

【００５３】『電界電子放出素子の製法例』上述の電界
電子放出素子の製造方法としては様々な方法があるが、
その一例を図７に模式的に示す。

【００５４】以下、図７を参照しながら製造方法の一例
について説明する。図７においても、図１、図５に示し
た部位と同じ部位には図１、図５に付した符号と同一の
符号を付している。

【００５５】（１）基板１を洗剤、純水および有機溶剤
等を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等に
より素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィ
ー技術を用いて基板１上に素子電極２を形成する（図７
（ａ））。

【００５６】（２）素子電極２を作成後、フラーレンＣ
₆₀を成膜する。成膜は真空加熱蒸着法、ＭＢＥ法、ＩＣ
Ｂ法、高周波イオンプレーティング法、電解液からのメ
ッキ法などが利用可能である。例えば、蒸着法ではルツ
ボにＣ₆₀を入れ６００℃に加熱し、２００℃程度の温度
にした基板１上に素子電極２を簡便に成膜できる。そし
てフォトリソグラフィー技術などを用いて基板１、素子
電極２上にフラーレン層５２を形成する（図７
（ｂ））。

【００５７】また、その後に、Ｃ₆₀層への紫外線やレー
ザー照射、またはＣＦ₄プラズマ処理や水素やアルゴン
イオン照射などによる重合やアモルファス化を行うこと
も有効である。

【００５８】（３）素子電極２を設けた基板１に、ダイ
ヤモンド層を成膜させる（図７（ｃ））。ダイヤモンド
膜を低温で成膜するには前述したようにマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ法、ＥＣＲ法、レーザーアブレーション法な
どの方法が好ましい。成膜の際にＢ₂Ｈ₆ガスをＣＨ₄、
Ｈ₂、ＣＯ、Ｏ₂などの原料ガスと共に導入してダイヤモ
ンドにＢをドーピングすることも可能である。この成膜
の際にＣ₆₀層にプラズマやプラズマから出る紫外線が照
射されることによりＣ₆₀層の重合やアモルファス化が進
行する場合もある。そしてフォトリソグラフィー技術な
どを用いてフラーレン層５２の上にダイヤモンド層５１
を形成する。

【００５９】（４）このような工程を経て得られた素子
は、表面処理や安定化工程を行うことが好ましい。この
工程にはダイヤモンド層５１の表面の処理などが挙げら
れる。方法としては水素分圧１０^-6パスカル以上の雰囲
気でアニールする工程や、または１０^-2パスカル以下の
雰囲気で素子を初期駆動する工程、およびダイヤモンド
層５１表面を水素プラズマなどのプラズマで処理するこ
とや水素などのイオン照射が有効であり、その結果電子
放出の増大や安定化がもたらされる。ここでアニール温
度は１００〜１０００℃程度が好ましい。水素プラズマ
では水素以外のガス、例えばアルゴン、ヘリウム、窒素
などが混合されていてもかまわない。この効果の原因と
してはダイヤモンド表面の表面洗浄、および表面にでて
いるダングリングボンドの水素結合の促進が考えられ
る。

【００６０】以上説明した方法はフラーレンやダイヤモ
ンドの成膜行程を用いた方法の一例であるが、図６に示
したような微粒子を利用する方法がある。この微粒子に
はダイヤモンド微粒子、またはフラーレンが接合されて
いるダイヤモンド微粒子を利用でき、この微粒子を望み
の形状に成膜、加工して電子放出素子を作製する。この
場合ダイヤモンド微粒子としては天然ダイヤモンド、人
工ダイヤモンドどちらも利用可能である。また、フラー
レンが接合されているダイヤモンド微粒子としては、例
えば以下の様な作製方法がある。

【００６１】（１）衝撃圧縮法：Ｃ₆₀などのフラーレン
をカプセル内に入れ、そのカプセルに飛翔体を衝突させ
て瞬間的に数１０ＧＰａの圧力にして取り出す。こうし
て得られたものはダイヤモンドの微粒子とＣ₆₀が接合さ
れた材料になっている。

【００６２】（２）超高圧法：Ｃ₆₀などのフラーレンと
ダイヤモンド微粒子、およびグラファイトをカプセル内
に入れ、そのカプセルを６方アンビルなどの超高圧装置
にいれ数ＧＰａの圧力にした後８００℃程度の熱処理を
し、冷却後に圧力を下げる。こうして得られた材料はダ
イヤモンドの微粒子と重合したＣ₆₀、およびグラファイ
トが接合された材料になっている。この場合グラファイ
トはなくてもかまわない。

【００６３】この様にして得られたダイヤモンド微粒子
を膜状に分散して形成する。図６の電界電子放出素子を
作製する際の分散方法としては、例えば蛍光体の塗布に
利用されている沈降法、スラリー法、ダスティング法な
ども利用可能であり、以下に例として挙げる。

【００６４】（ａ）ダイヤモンド微粒子を含む水または
有機溶媒等の液体を、基板上の素子電極、伝導層または
フラーレン含有層の上にスピンコートなどの方法で塗布
し液体を乾燥させ、ダイヤモンド微粒子を付着させる。

【００６５】（ｂ）（沈降法）基板を最初に硫酸カリウ
ムや酢酸バリウムなどの電解質水溶液に浸しておき、そ
こにダイヤモンド微粒子が分散しているけい酸カリウム
の水溶液を入れ静置しておきダイヤモンド微粒子を沈降
させ、上澄み液を排出して乾燥させる。

【００６６】（ｃ）（スラリー法）ポリビニルアルコー
ルと重クロム酸塩との水溶液に粒子径ダイヤモンド微粒
子が分散させ（スラリーと呼ぶ）、そのスラリーをスピ
ンコートなどで塗布し乾燥後シャドウマスクの上から水
銀灯などで露光する。その後純水で洗浄すると紫外線が
照射された部分だけダイヤモンド微粒子が残り、不要部
分は除去される。

【００６７】（ｄ）（ダスティング法）スラリー法に似
ているが、ダイヤモンドを含まないポリビニルアルコー
ルと重クロム酸塩との水溶液を基板に塗布した後乾燥す
る前にダイヤモンド微粒子をエアスプレーにより付着さ
せ、その後スラリー法と同様に露光して所望の位置にダ
イヤモンド微粒子を付着させる。

【００６８】（ｅ）粒子径１０μｍ以下のダイヤモンド
粒子を含む水または有機溶媒等の液体中に基板を挿入し
徐々に引き上げ乾燥させ、ダイヤモンド微粒子を付着さ
せる。この際スラリー法と組み合わせることも可能であ
る。また引き上げ途中に超音波処理を行うのも有効であ
る。

【００６９】もちろんパターニングはリフトオフ等によ
り作製することも可能である。これらの方法はフラーレ
ンが接合したダイヤモンド微粒子の場合でも同様に利用
できる。

【００７０】素子の駆動時の雰囲気は有機物質が十分除
去されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定
な特性を維持することが出来る。ただし１０^-3パスカル
以下の真空度、好ましくは１０^-4パスカル以下の真空度
であることが望ましい。真空容器を排気する真空排気装
置は、装置から発生するオイルが素子の特性に影響を与
えないように、オイルを使用しないものを用いるのが好
ましい。具体的には、ソープションポンプ、イオンポン
プ等の真空排気装置を挙げることが出来る。さらに真空
容器内を排気するときには、真空容器全体を加熱して、
真空容器内壁や、電子放出素子に吸着した有機物質分子
を排気しやすくするのが好ましい。このときの加熱条件
は、８０〜２５０℃で３時間以上が望ましいが、特にこ
の条件に限るものではなく、真空容器の大きさや形状、
電子放出素子の構成などの諸条件により適宜選ばれる条
件により行う。このような真空雰囲気を採用することに
より、真空中残留ガスによる電子放出面の汚染の抑制で
き、結果として電流Ｉｅが安定する。

【００７１】尚、上述の垂直タイプの電界型電子放出素
子の製造法は１例であり、これに限るものでない。

【００７２】『基本特性』上述した工程を経て得られた
本発明を適用可能なＦＥ型電子放出素子の基本特性につ
いて図８、図９を参照しながら説明する。

【００７３】図８は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能
をも兼ね備えている。図８において、８２は真空容器で
あり、８３は排気ポンプである。真空容器８２内には電
子放出素子が配されている。即ち、１は電子放出素子を
構成する基体であり、２は素子電極、３はエミッタ、４
はアノードである。８１は、電子放出素子に素子電圧Ｖ
ａを印加するための電源、８０は放出電流Ｉｅを測定す
るための電流計である。一例として、アノード電極４の
電圧を０Ｖ〜１０ｋＶの範囲とし、アノード電極４とエ
ミッタ３との距離Ｈを０.１ｍｍ〜３ｍｍの範囲として
測定を行うことができる。また、図示はしていないが図
２に示すゲート５を有する電子放出素子の評価用に別系
統の電源と電流計が用意されている。この電源の電圧は
０〜１ｋＶの範囲で設定できる。

【００７４】真空容器８２内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようになって
いる。排気ポンプ８３は、ターボポンプ、ロータリーポ
ンプからなる通常の高真空装置系と更に、イオンポンプ
等からなる超高真空装置系とにより構成されている。こ
こに示した電子源基板を配した真空処理装置の全体は、
不図示のヒーターにより８００℃まで加熱できる。従っ
て、この真空処理装置を用いると、前述の水素アニール
処理の工程も行うことができる。

【００７５】図９は、図８に示した真空処理装置を用い
て測定されたもので、放出電流Ｉｅと印加電圧Ｖａの関
係をゲート電圧Ｖｇを２００Ｖ，１００Ｖ，０Ｖと変え
て測定した場合の例である。図９においてはこの場合、
縦、横軸ともリニアスケールであり、縦軸は任意単位で
ある。

【００７６】図９からも明らかなように、本発明の適用
可能な電界電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関して以下
の特徴的性質を有する。即ち、（１）本電界電子放出素子はある電圧（しきい値電圧と
呼ぶ、図９中のＶth）以上の素子電圧を印加すると急激
に放出電流Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖth以下で
は放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。つまり、放出
電流Ｉｅに対する明確なしきい値電圧Ｖthを持った非線
形素子である。

【００７７】（２）放出電流Ｉｅがアノード電圧Ｖａや
ゲート電圧Ｖｇに単調増加依存するため、放出電流Ｉｅ
はアノード電圧Ｖａやゲート電圧Ｖｇで制御できる。

【００７８】（３）放出電流Ｉｅがアノード電圧Ｖより
小さい電圧のゲート電圧Ｖｇにより制御でき、駆動電圧
を下げることができる。

【００７９】（４）アノード電極４に捕捉される放出電
荷は、アノード電圧Ｖａやゲート電圧Ｖｇを印加する時
間に依存する。つまり、アノード電極４に捕捉される電
荷量は、アノード電圧Ｖａやゲート電圧Ｖｇを印加する
時間により制御できる。以上の説明より理解されるように、本発明の適用可能な
電子放出素子は、入力信号に応じて、電子放出特性を容
易に制御できることになる。この性質を利用すると、複
数の電子放出素子を配して構成した電子源、画像形成装
置等、多方面への応用が可能となる。

【００８０】

【実施例】以下に、実施例をあげて、本発明をさらに詳
述する。

【００８１】［実施例１］本発明にかかわる基本的な電
界電子放出素子の構成は、図１の平面図及び図５（ａ）
の断面図と同様である。尚、基板は特性測定用と形状観
察用に各製法で２枚同じものを作製した。また、本発明
における電界電子放出素子の製造法は、基本的には図７
と同様である。以下、図１、図５（ａ）、および図８を
用いて、本発明に関わる素子の基本的な構成及び製造法
や評価方法を説明する。

【００８２】図１において、１は基板、２は素子電極、
３はエミッタ、４はアノードである。

【００８３】以下、順をおって製造方法の説明をする。

【００８４】工程−Ａ：清浄化した青板ガラス上に厚
さ０.５μｍのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した
基板１上に、素子電極２パターンをホトレジスト（ＲＤ
−２０００Ｎ−４１日立化成社製）により形成し、真
空蒸着法により厚さ１００ｎｍのＰｔを堆積した。ホト
レジストパターンを有機溶剤で溶解し、堆積膜をリフト
オフし、エミッタ領域として３００μｍ角を有する素子
電極２を形成した。

【００８５】工程−Ｂ：素子電極２のＰｔの上に代表的
なフラーレンであるＣ₆₀を真空蒸着法により堆積させ
る。ステンレスセルにＣ₆₀を入れ６００℃に加熱し、２
００℃に保った基板のＰｔ電極２上に膜厚１００ｎｍ程
度のＣ₆₀を成膜した。パターンはメタルデポマスクによ
り行い、エミッタ領域に３００μｍ角に堆積させた。

【００８６】工程−Ｃ：ダイヤモンド成膜をする前にＣ
₆₀膜に各種の処理を行った。以下に素子番号と共に列挙
すると、素子番号１：なにも施さない；素子番号２：ＤＣ放電によりＣＦ４プラズマを１０分間
照射した；素子番号３：アルゴンレーザーを３０秒間照射した；素子番号４：水銀ランプにより紫外線を３０秒間照射し
た；素子番号５：水素イオンの照射を１０分間した；。

【００８７】工程−Ｄ：電子放出素子用のダイヤモンド
の膜を成膜する。ＣＯとＨ₂を原料ガスとして導入し、
約１００パスカル程度の圧力にする。そして基板を２５
０℃に加熱してＥＣＲプラズマ条件にして１時間成膜し
た。その結果ダイヤモンドを主成分とする膜が０.５μ
ｍ程度成膜された。工程−Ｃ同様にパターニングはメタ
ルデポマスクにより行い、エミッタ３領域に３００μｍ
角に堆積させた。

【００８８】こうして、実施例１の電子放出素子を作製
し、素子を電子放出特性の評価の為に上述の図８の測定
評価装置で測定した。なお、評価条件としてアノード電
極とエミッタ間の距離を０.５ｍｍ、アノード電極の電
位を０〜５ｋＶ、真空装置内の真空度を１０^-6パスカル
とした。

【００８９】その結果、素子番号１のサンプルではアノ
ード電圧３ｋＶ以上で約１０ｍＡ以上の大きな放出電流
Ｉｅが得られた。また素子番号２、３、４、５のサンプ
ルでは素子番号１のサンプルと比較して１.５倍以上の
放出電流が得られた。これらの素子を電子顕微鏡で観察
した形態は、図５（ａ）に示したものと同様であった。
また素子番号２、３、４、５のサンプルのフラーレン層
のＣ₆₀膜の様子を調べる為に波長５１４.５ｎｍのレー
ザーでラマン分析をしたところ１４６８ｃｍ^-1に出るは
ずのＡｇモードのピークが低エネルギー側にシフトして
いた。これはＣ₆₀の重合が起こっているためと考えられ
る。

【００９０】次に、これらの素子の動作安定性をみるた
めに、アノードに３ｋＶを印加して動作し、放出電流Ｉ
ｅの時間変化を測定した。この結果、１００時間駆動後
も減少がほとんど見られず、揺らぎも少なかった。

【００９１】また比較のために行程ＢとＣを除外して素
子を作製し、同様の評価をしたところ、同じアノード電
圧における放出電子の量は１ケタ少なかった。

【００９２】以上より、エミッタ部３にダイヤモンドと
フラーレンを含有させることにより、十分大きな放出電
流Ｉｅが長時間安定に得られる電界電子放出素子が作製
できた。またフラーレン層のプラズマ処理や電磁波、イ
オン照射により特性が更に改善されることがわかった。

【００９３】［実施例２］本発明の実施例２にかかわる
基本的な電界電子放出素子の構成は、図２と同様であ
る。本実施例における電界電子放出素子の製造法、及び
評価方法を図２、図８を用いて説明する。

【００９４】図２において、１は基板、２は素子電極、
３はエミッタ、４はアノード、５はゲートである。

【００９５】以下、順をおって製造方法の説明をする。

【００９６】工程−Ａ：実施例１と同様な方法でエミ
ッタ領域として３００μｍ角を確保できる用な素子電極
２を形成した。

【００９７】工程−Ｂ：次にレーザーアブレーション法
によりフラーレンとダイヤモンドを含有する膜を作成す
る。レーザーにはパルスＮｄ：ＹＡＧレーザーを用いタ
ーゲットにはグラファイトのターゲットとＣ₆₀とＣ₇₀の
混合物からなるターゲットの２種類を用い、ターゲット
を回転させて双方のターゲットに順繰りにレーザーが照
射されるようにして膜厚約０.５μｍになるまで成膜し
た。パターニングはメタルのデポマスクにより行い、エ
ミッタ領域に３００μｍ角に堆積させた。

【００９８】工程−Ｃ：つぎにこの素子を図８の真空装
置に収納し、以下の処置を施した。

【００９９】素子番号１：なにも施さない；素子番号２：ＲＦ放電により水素とアルゴンの混合ガス
のプラズマを１０分間照射した；素子番号３：基板温度を２５０℃に保ったまま徐々に水
素を導入してアニールした；素子番号４：水素を１０^-3パスカル導入して３０分初期
駆動を行った；素子番号５：水素イオンの照射を１０分間した；。

【０１００】次に真空装置内の真空度を１０^-7パスカル
とし実施例１と同様に放出素子の特性の評価を行った。
この際図２の様にゲート５をエミッタ３から０.１ｍｍ
離して設置し、アノード４とゲート５間は１ｍｍにしア
ノード電圧は５ｋＶに固定した。

【０１０１】その結果、素子番号１のサンプルではゲー
ト電圧３００Ｖ以上で約１０ｍＡ以上の大きな放出電流
Ｉｅが得られた。また素子番号２、４、５のサンプルで
は素子番号１のサンプルと比較して同じゲート電圧で
１.２倍以上の放出電流が得られた。また、素子番号３
のサンプルでは水素分圧が１０^-6パスカル以上でアニー
ルした場合に放出電流の効果が現われた。

【０１０２】これらの素子を電子顕微鏡およびレーザー
ラマンで分析をしたところで工程−Ｂで成膜した膜には
Ｃ₆₀とグラファイト、アモルファスカーボン、及び微粒
子のダイヤモンドが見い出された。また素子番号２のサ
ンプルでは一部Ｃ₆₀の重合が起こっていることがわかっ
た。

【０１０３】次に、これらの素子の動作安定性をみるた
めに、アノードに５ｋＶ、ゲートに３００Ｖを印加して
動作し、放出電流Ｉｅの時間変化を測定した。この結
果、１００時間駆動後も減少がほとんど見られず、揺ら
ぎも少なかった。

【０１０４】以上より、エミッタ部にダイヤモンドとフ
ラーレンであるＣ₆₀とＣ₇₀を含有させることにより、十
分大きな放出電流Ｉｅが長時間安定に得られる電界電子
放出素子が作製できた。またエミッタ表面のプラズマ処
理や水素分圧が１０^-6パスカル以上でのアニール処理及
び初期駆動やイオン照射により特性が更に改善されるこ
とがわかった。

【０１０５】［実施例３］本発明の実施例３にかかわる
基本的な電界電子放出素子の構成は、実施例１と同様で
あるが工程−Ａを素子番号毎に、以下の様に変更した。

【０１０６】素子番号１：実施例１と同様にＰｔ電極の
みを１００ｎｍ成膜した；素子番号２：電極にＮｉを１００ｎｍ成膜し後にカーボ
ンをＥＢ蒸着して８００℃でアニールして電極Ｎｉの上
にグラファイト層を約２００ｎｍ成膜した；。

【０１０７】次に実施例１の工程−Ｂ、行程−Ｄと同様
にＣ₆₀膜とダイヤモンド膜を成膜してから真空装置８内
に導入して真空度を１０^-7パスカルとし実施例１と同様
に放出素子の特性の評価を行った。

【０１０８】その結果、素子番号１のサンプルと比較し
て素子番号２のサンプルではアノード電圧３ｋＶ以上の
電圧において２倍以上の大きな放出電流Ｉｅが得られ
た。

【０１０９】素子番号２のサンプルを電子顕微鏡で観察
したところグラファイト、Ｃ₆₀、ダイヤモンドの順に積
層されていることが分かった。

【０１１０】次に、これらの素子の動作安定性をみるた
めに、アノードに３ｋＶを印加して動作し、放出電流Ｉ
ｅの時間変化を測定した。この結果、１００時間駆動後
も減少がほとんど見られず揺らぎも少なかった。

【０１１１】以上より、エミッタ部にグラファイト、フ
ラーレン、ダイヤモンドと接合させることにより、十分
大きな放出電流Ｉｅが長時間安定に得られる電界電子放
出素子が作製できた。

【０１１２】［実施例４］本発明のダイヤモンド微粒子
を分散させた実施例を示す。実施例４にかかわる基本的
な電界電子放出素子の構成は、図１と同様である。本実
施例における電界電子放出素子の製造法、及び評価方法
を図１、図８を用いて説明する。

【０１１３】図１において、１は基板、２は素子電極、
３はエミッタ、４はアノードである。

【０１１４】以下、順をおって製造方法の説明をする。

【０１１５】工程−Ａ：実施例１と同様にＰｔ電極を１
００ｎｍ成膜してパターニングした。

【０１１６】工程−Ｂ：次に高周波イオンプレーティン
グ法によりＣ₆₀膜を成膜する。成膜装置内にアルゴンガ
スを０.１パスカル導入してＲＦプラズマを発生させ、
同時にＣ₆₀をアルミナルツボに入れ５００℃で加熱蒸発
して基板上に膜厚約２００ｎｍ成膜した。このとき基板
温度は１００℃にした。

【０１１７】工程−Ｃ：次にダイヤモンド塗布を行うた
めに、水と、イソプロピルアルコール（約２５％）、ポ
リビニルアルコール（約０.１％）、エチレングリコー
ル（約１％）、ダイヤモンド微粒子（デビアス社、天然
ダイヤモンドＳＮＤ：０〜１／４μｍ約１％）を十分
混合した分散液を用意し、その液を基板上にスピンコー
トにより塗布した。スピンコートの条件は１０００回転
／分で１分間で行った。更に空気中１２０℃でアニール
しダイヤモンド微粒子をエミッタ部分ほ表面に付着させ
た。こうして形成されたダイヤモンド微粒子の密度は１
μｍ²あたり平均２個程度であった。

【０１１８】工程−Ｄ：次に作製した電界電子放出素子
を２種類の方法でアニールした。１つは水素２％窒素９
８％の１気圧のガス中、３００℃で熱処理を行い、一方
はアルゴンレーザーでエミッタ上面からレーザー照射し
た。

【０１１９】次にこれらの電界電子放出素子を評価する
ために実施例１と同様に真空装置８内に導入して真空度
を１０^-7パスカルとし放出素子の特性の評価を行った。

【０１２０】その結果どちらの電界電子放出素子も実施
例１の素子番号１と同様な大きな放出電流Ｉｅが得られ
た。

【０１２１】これらのサンプルを電子顕微鏡やラマン分
光で観察したところ、図６（ａ）の様な層構造をしてお
り、フラーレン層はＣ₆₀とアモルファスカーボンの混合
であることが分かった。

【０１２２】次に、これらの素子の動作安定性をみるた
めに、３ｋＶを印加して動作し、放出電流Ｉｅの時間変
化を測定した。この結果、１００時間駆動後も減少がほ
とんど見られず揺らぎも少なかった。

【０１２３】以上より、エミッタ部にダイヤモンド微粒
子を用いてフラーレンと接合させることにより、十分大
きな放出電流Ｉｅが長時間安定に得られる電界電子放出
素子が作製できた。

【０１２４】［実施例５］ダイヤモンドとフラーレンを
高圧により接合した場合のバルク状の電子放出素子の実
施例を示す。実施例５にかかわる基本的な電界電子放出
素子の構成は、図１０に示してある。図１０においては
図１と同様、２は素子電極、３はエミッタ、４はアノー
ドである。

【０１２５】エミッタ３の部分は以下の２種類の方法で
作製した。

【０１２６】サンプル１：精製していないフラーレン原
料（カーボン、Ｃ₆₀、Ｃ₇₀などが主成分）をカプセル内
に入れ、そのカプセルに飛翔体を衝突させて瞬間的に３
０ＧＰａ以上の圧力にして取り出した。こうして得られ
たバルク状の材料を半球状に加工、研磨し、電極２とな
るＭｏの板の上にカーボンペーストで接着した。

【０１２７】サンプル２：Ｃ₆₀とダイヤモンド微粒子、
およびグラファイトを１：１：３の質量比で混合した後
ボロンナイトライドのカプセル内に入れ、そのカプセル
をパイロフェライトの圧力媒体に挿入してからアンビル
装置により０.１〜５ＧＰａの圧力に加圧した後８００
℃３０分の熱処理をし、冷却後に圧力を下げて取り出し
た。こうして得られたバルク状の材料を上記と同様に半
球状に加工、研磨し、電極２となるＭｏの板の上にカー
ボンペーストで接着した。

【０１２８】次にこれらの素子を評価するために実施例
１と同様に真空装置８内に導入して真空度を１０^-7パス
カルとし放出素子の特性の評価を行った。この際アノー
ド４とエミッタ３の間の距離は１ｍｍにしアノード電圧
は１〜１０ｋＶにした。

【０１２９】その結果、サンプル１の素子ではアノード
電圧２ｋＶ以上で放出電流が観測され、数１０ｍＡ以上
の大きな放出電流Ｉｅが得られた。またサンプル２の素
子では圧力が１ＧＰａ以上の場合に同様な放出電流Ｉｅ
が観測された。これらのサンプルを電子顕微鏡やラマン
分光で観察したところサンプル１ではダイヤモンド微粒
子とＣ₆₀の混合物が得られており、またサンプル２では
ダイヤモンドーフラーレンーグラファイトの接合が得ら
れていて、更にフラーレン層のＣ₆₀では重合が見られ
た。

【０１３０】次に、これらの素子の動作安定性をみるた
めに、３ｋＶを印加して動作し、放出電流Ｉｅの時間変
化を測定した。この結果、１００時間駆動後も減少がほ
とんど見られず揺らぎも少なかった。

【０１３１】以上より、エミッタ部にダイヤモンド微粒
子とフラーレンを接合させたバルク状のエミッタを用い
ても、十分大きな放出電流Ｉｅが長時間安定に得られる
電界電子放出素子を作製できた。

【０１３２】［実施例６］本発明の電界電子放出素子に
おけるフラーレンがあらかじめ接合されたダイヤモンド
微粒子を分散させた実施例を示す。実施例６で用いられ
るダイヤモンドとフラーレンが接合された原料は、実施
例５の方法で作製されたものを粉体にしたものである。
本実施例における電界電子放出素子の製造法、及び評価
方法を図１、図８を用いて説明する。

【０１３３】以下、順をおって製造方法の説明をする。

【０１３４】工程−Ａ：実施例１と同様に、Ｐｔ電極２
を１００ｎｍ成膜してパターニングした。

【０１３５】工程−Ｂ：次にカーボンペーストをエミッ
タ３部分に塗布し、ペーストが乾かない内にダイヤモン
ドとフラーレンが接合された原料粉をスプレーコートし
た。原料粉は実施例５で作製した２種類を用意し、本実
施例６においても２種類のサンプルを作製した。

【０１３６】工程−Ｃ：次にスプレーコートした電界電
子放出素子を水素２％、窒素９８％の１気圧のガス中、
２００℃で熱処理を行なった。

【０１３７】次にこれらの素子を評価するために、実施
例１と同様に真空装置８内に導入して真空度を１０^-7パ
スカルとし放出素子の特性の評価を行った。

【０１３８】その結果、どちらの素子も実施例１の素子
番号１と同様な大きな放出電流Ｉｅが得られた。

【０１３９】これらのサンプルを電子顕微鏡で観察した
ところ図６（ｂ）の様な層構造をしていることが分かっ
た。

【０１４０】次に、これらの電界電子放出素子の動作安
定性をみるために、３ｋＶを印加して動作し、放出電流
Ｉｅの時間変化を測定した。この結果、１００時間駆動
後も減少がほとんど見られず揺らぎも少なかった。

【０１４１】以上より、ダイヤモンドとフラーレンを高
圧で接合させた原料を用いて膜状の電子放出素子を作製
しても、十分大きな放出電流Ｉｅが長時間安定に得られ
る電界電子放出素子が作製できた。

【０１４２】

【発明の効果】本発明の電界電子放出素子および電子放
出素子の製造方法により以下の効果が望まれる。

【０１４３】（１）素子の電子放出量を増大できる；（２）長寿命の電界電子放出素子ができる；（３）動作駆動時の放出電流のノイズや揺らぎを少なく
することができる；（４）ダイヤモンド微粒子を利用できるので簡便に低コ
ストで製造できる；

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の垂直型電界電子放出素子の１例を示す
模式図である。

【図２】本発明のゲートを有する垂直型電界電子放出素
子の１例を示す模式図である。

【図３】本発明の横型電界電子放出素子の１例を示す模
式図である。

【図４】本発明のゲートを有する横型電界電子放出素子
の１例を示す模式図である。

【図５】本発明のダイヤモンド膜を用いた場合のエミッ
タ部の断面拡大図である。

【図６】本発明のダイヤモンド微粒子を用いた場合のエ
ミッタ部の断面拡大図である。

【図７】本発明の垂直型電界電子放出素子の製造方法の
１例を示す模式図である。

【図８】測定評価機能を備えた真空処理装置の一例を示
す模式図である。

【図９】本発明の電界電子放出素子の放出電流Ｉｅと素
子電圧Ｖｆの関係のゲート電圧依存の一例を示すグラフ
である。

【図１０】本発明のバルク材料をもちいた場合の垂直型
電界電子放出素子の１例を示す模式図である。

【符号の説明】

１基板２素子電極３エミッタ４アノード５ゲート６段差部５１ダイヤモンド層５２フラーレン層５３伝導層６１ダイヤモンド微粒子８０エミッタとアノード間を流れる電流を測定するた
めの電流計８１エミッタとアノード間に電圧を印加するための電
源８２真空装置８３排気ポンプ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】素子電極と、前記素子電極上に配置され
たエミッタ部と、アノード部とを備える電界電子放出素
子において、前記エミッタ部は、少なくともダイヤモン
ドと、前記素子電極及びダイヤモンドに接合したフラー
レンとを有していることを特徴とする電界電子放出素
子。
【請求項２】素子電極と、前記素子電極上に配置され
たエミッタ部と、アノード部とを備える電界電子放出素
子において、前記エミッタ部は、ダイヤモンドと、前記
ダイヤモンドに接合されたフラーレンと、前記素子電極
及びフラーレンに電気的に接続された伝導層とを有して
いることを特徴とする電界電子放出素子。
【請求項３】前記素子電極は、グラファイト、非晶質
カーボン、カーバイト、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｖ、
Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒから選択される材料にて構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電界電子放出素子。
【請求項４】前記伝導層は、グラファイト、非晶質カ
ーボン、カーバイト、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚ
ｒ、Ｗ、Ｃｒから選択される材料にて構成されているこ
とを特徴とする請求項２に記載の電界電子放出素子。
【請求項５】前記フラーレンがＣ₆₀もしくはＣ₇₀であ
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
の電界電子放出素子。
【請求項６】前記フラーレンが重合していることを特
徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電界電子
放出素子。
【請求項７】前記ダイヤモンドが薄膜であることを特
徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電界電子
放出素子。
【請求項８】前記ダイヤモンドが微粒子であることを
特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電界電
子放出素子。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれか１項に記載の
電界電子放出素子を作製する工程において、少なくとも
フラーレンを１ＧＰａ以上の圧力で処理することを特徴
とする電界電子放出素子の作製方法。
【請求項１０】請求項１乃至８のいずれか１項に記載
の電界電子放出素子を作製する工程において、前記エミ
ッタ部の表面をプラズマで処理することを特徴とする電
界電子放出素子の作製方法。
【請求項１１】請求項１乃至８のいずれか１項に記載
の電界電子放出素子を作製する工程において、前記エミ
ッタ部の表面を電磁波で照射することを特徴とする電界
電子放出素子の作製方法。
【請求項１２】請求項１乃至８のいずれか１項に記載
の電界電子放出素子を作製する工程において、前記エミ
ッタ部の表面をイオン照射することを特徴とする電界電
子放出素子の作製方法。
【請求項１３】請求項１乃至８のいずれか１項に記載
の電界電子放出素子を作製する工程において、水素分圧
１０^-6パスカル以上の雰囲気でアニールする工程を有す
ることを特徴とする電界電子放出素子の作製方法。
【請求項１４】請求項１乃至８のいずれか１項に記載
の電界電子放出素子を作製する工程において、１０^-2パ
スカル以下の雰囲気で前記電界電子放出素子を初期駆動
する工程を有することを特徴とする電界電子放出素子の
作製方法。