[发明专利]薄膜型电子源

说明书

技术领域

本发明涉及具有金属-绝缘体-金属或金属-绝缘体-半导体的层积结构的、向真空中发射电子的薄膜型电子源以及使用该电子源的应用设备。

背景技术

像例如特开2005-235781号公报所记载的那样，薄膜型电子源是当在上部电极-绝缘层-下部电极的层积结构的上部电极与下部电极之间施加电压时，从上部电极的表面向真空中发射电子的装置。有上部电极、下部电极用金属的MIM(金属-绝缘体-金属)型电子源，以及一侧的电极用半导体的MIS(金属-绝缘体-半导体)型电子源。

图2表示了特开2005-235781号公报所记载的工作原理。当在上部电极113与下部电极111上施加电压Vd时，在下部电极111中的费米能级附近存在的电子根据隧道效应穿过势垒而向绝缘层112、上部电极113的导带注入，成为热电子。虽然该热电子在绝缘层112、上部电极113中被散射而损失能量，但具有上部电极113的功函数Ф以上的能量的热电子被发射到真空120中。这种薄膜电子源被期望作为新型的电子源。

发明内容

在制造该电子源的工序中，像例如特开2005-235781号公报所记载的那样，当与面板密封在一起时被暴露在高温下。发明者发现，在该高温处理中，扩散变得活跃，在上部电极表面的低电阻层(以Au或Ag作为主要构成材料的薄膜)的晶界部分会发生断线的情况。因此，本发明的第1课题在于提供一种可靠性高的薄膜型电子源。本发明的第2课题在于提供一种耐热性高的薄膜型电子源。本发明的第3课题在于提供一种可靠性高的薄膜型电子源应用设备。本发明的第4课题在于，提供一种耐热性高的薄膜型电子源应用设备。

发明者发现，在包括衬底、在上述衬底的一个主表面一侧形成的下部电极、与上述下部电极相接触地形成的绝缘层、以及与上述绝缘层相接触地形成的上部电极的薄膜型电子源中，通过使上部电极的基础材料结构均衡化，能够防止上部电极表面的低电阻层的断线。

本发明的课题例如通过具有下述结构的薄膜电子源而被解决，其特征在于：

(1)：在包括衬底、在上述衬底的一个主表面一侧形成的下部电极、与上述下部电极相接触地形成的绝缘层、以及与上述绝缘层相接触地形成的上部电极的薄膜电子源中，上述上部电极为第1基础层、第2基础层、中间层、表面层的层积结构，上述第1基础层以IrO₂或RuO₂作为主要构成材料，上述第2基础层以Ir或Ru作为主要构成材料，上述中间层以从PtIr、PtRu、PtRh的组中选择的一种作为主要构成材料，上述表面层以从Au、Ag的组中选择的一种作为主要构成材料。

另外，优选地，绝缘层以Al₂O₃或TiO₂作为主要构成材料。

(2)：在包括衬底、在上述衬底的一个主表面一侧形成的下部电极、与上述下部电极相接触地形成的绝缘层、以及与上述绝缘层相接触地形成的上部电极的薄膜电子源中，上述上部电极为第1基础层、第2基础层、第1中间层、第2中间层、表面层的层积结构，上述第1基础层以IrO₂或RuO₂作为主要构成材料，上述第2基础层以Ir或Ru作为主要构成材料，上述第1中间层以从PtIr、PtRu、PtRh的组中选择的一种作为主要构成材料，上述第2中间层以Pt作为主要构成材料，上述表面层以从Au、Ag的组中选择的一种作为主要构成材料。

另外，优选地，绝缘层以Al₂O₃或TiO₂作为主要构成材料。

根据本发明，能够提供可靠性高的薄膜电子源。另外，能够提供耐热性高的薄膜电子源。另外，能够提供可靠性高的薄膜电子源应用设备。还能够提供耐热性高的薄膜电子源应用设备。

附图说明

图1为本发明第1实施例的薄膜电子源的剖面图。

图2为薄膜电子源的工作原理。

图3为在使用纯Pt作为本发明的第1实施例的薄膜电子源的中间层的情况下，在表面层形成的晶界沟的深度与热处理温度的关系的图。

图4为在使用PtIr作为本发明的第1实施例的薄膜电子源的中间层的情况下，在表面层形成的晶界沟的深度与热处理温度的关系的图。

图5为在使用PtRu作为本发明的第1实施例的薄膜电子源的中间层的情况下，在表面层形成的晶界沟的深度与热处理温度的关系的图。

图6为在使用PtRh作为本发明的第1实施例的薄膜电子源的中间层的情况下，在表面层形成的晶界沟的深度与热处理温度的关系的图。