[发明专利]电子发射器件和电子源及其成象装置和它们的制造方法

说明书

本发明涉及电子发射器件并涉及电子源和使用这些器件的成象装置，还涉及这些器件和装置的制造方法。

已知有两种类型的电子发射器件，热电子阴极型和冷阴极型。其中，冷阴极型是指包含场发射型(以下称为FE型)器件，金属/绝缘层/金属型(以下称为MIM型)电子发射器件和表面导电电子发射器件的器件。FE型器件的例子包括由W.P.Dake & W.W.Dolan,“Field emission”,Advanced in EletronPhysics,8,89(1956)及C.A.Spindt,＂PHYSICAL Propertiesof thin-film field emission cathodes with molybdenum cones＂,J.Appl.Phys.,47,5248(1976)提出的那些器件。

MIM型器件的例子在包括C.A.Mead,＂Operation ofTunnel-Emission Devices＂,J.Appl.Phys.,32,646(1961)的文章中透露。

表面导电电子发射器件的例子包括由M.I.Elinson,RadioEng.Electron Phys.,10(1965)提出的器件。

表面导电电子发射器件是通过应用当迫使电流平行于膜表面流过时，有电子从在基片上所形成的小薄膜发射出这种现象而实现的。在Elinson提出使用SnO₂薄膜用于这种器件时，使用Au薄膜在G.Ditter,＂Thin Solid Film＂,9,317(1972)中提出，而使用In₂O₃/SnO₂和使用碳薄膜分别在M.Hartwell and C.G.Fonstad,＂IEEE Trans.ED Conf.＂,519(1975)和H.Arakiet al.,＂Vacuum＂,Vol.26,No.1,p.22(1983)中讨论。

附图的图18简略示出由M.Hartwell提出的典型的表面导电电子发射器件。图18中，标号1201表示一基片。标号1203表示一通常借助溅涂产生一H-形薄金属氧化膜所制备的导电薄膜，当该薄膜经过以下将说明的称为“增能形成”电流导电处理时，其中部分最终形成一电子发射区1202。图18中，一对器件电极之间设置的窄膜具有长度L为0.5到1mm及宽度W＇为0.1mm。

通常，电子发射区1202是在表面导电电子发射器件中通过使得器件的导电薄膜1203经过称为“增能形成”电流电导处理而产生的。在增能形成处理过程中，向给定的导电薄膜1203的相对端施加一固定的DC电压或缓慢上升的DC电压，其上升速度为通常在1V/分钟，使得该薄膜部分地破坏，变形或者变化并产生一高电阻的电子发射器区1202。这样，电子发射器区1202是导电薄膜1203的一部分，它通常在其中包含有一个裂缝或多个裂缝使得电子能够从裂缝发射出。注意，一旦经过增能形成处理，只要一适当的电压施加到导电薄膜1203使得电流通过该器件流过，则表面导电电子发射器件就变得能够从其电子发射区1202发射电子。

除了以上所述M.Hartwell＇s的器件以外，所知道的表面导电电子发射器件包括在日本专利申请No.6-141670中所提出的器件，该器件通过在一绝缘基片上设置一对导电材料的相对配置的器件电极和连接电极的独立的导电薄膜并使它们经过增能形成而产生一电子发射区而制备。该专利文献还透露了可用于增能形成的技术包括施加一脉冲电压到电子发射器件并且脉冲电压的波高度逐渐上升的技术。

存在着对于当用于成象装置能够均匀稳定地进行发射电子工作使得能够不发生象素亮度不均匀并能产生稳定图象的电子发射器件的强烈需求。

然而，上述的Hartwell＇s电子发射器件就电子发射的均匀性和稳定性而言未必是满意的。

该器件的电子发射区是由上述的增能形成而形成的，但是在其通过增能形成形成之后，器件的电子发射区显示出在整个区域的不均匀和不稳定的轮廓。

当这样的器件装设在基片上形成一成象装置的电子源时，该器件的电子发射区就其轮廓和自然地其电子发射性能而言将是不均匀的，因而将难于获得对于电子发射能够均匀而稳定地操作的电子源。由于同样的现象，包含这种电子源的成象装置不能指望其均匀而稳定地操作。