场发射结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种场发射结构及其制造方法，该场发射结构包括一基板、一纳米尖锥、一触媒层以及多个碳纳米管。纳米尖锥包括一配置于基板上的底部分、一位于底部分上方的尖端部分以及一位于尖端部分与底部分之间的中间部分。触媒层覆盖纳米尖锥，而碳纳米管位于尖端部分的表面上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种，且特别是有关于一种有效降低屏蔽效应(screen effect)的。
技术介绍
随着科技的进步，体积庞大的阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示器已经渐渐地走入历史。因此，场发射显示器(Field Emission Display，FED)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、等离子显示器(Plasma Display Panel，PDP)等平面显示器则逐渐地成为未来显示器的主流。以场发射显示器为例，由于场发射显示器具有较短的光学反应时间(Optical Response Time)，因此几乎不会产生残影。亦即，于液晶显示器与等离子平面显示器相较，场发射显示器具有较高的显示质量。此外，场发射显示器还具有厚度薄、重量轻、视角广、亮度高、工作温度范围较大以及省能源等优点，因此场发射显示器已经逐渐受到全球业者的瞩目。常见的场发射源包括零维的纳米点(nano-dot)、一维的纳米线或碳纳米管、二维的纳米片状体(nano-flake)、三维的纳米尖锥(nano-tip)。除了场发射源的材料功函数 (work function)之外，场发射增强因子(field enhancement factor)亦是决定场发射源的场发射特性的另外一项重要因素。通常，一维的纳米线或碳纳米管具有较佳的场发射增强因子，因为纳米线或碳纳米管具有较小的曲率半径以及较大的长宽比。适当地控制纳米线或碳纳米管的密度可以有效地抑制屏蔽效应，而目前已有现有技术透过控制触媒层的厚度、控制碳源、氢气、氨气的浓度比例，或是透过选择性成长 (selective growth)的方式来控制碳纳米管的密度。然而，上述的方法仍然无法十分有效地控制所成长的纳米碳管的密度。此外，前述的选择性成长仅能够于小面积上成长碳纳米管，无法于大面积上成长碳纳米管。承上述，如何在大面积上成长纳米碳管，并且有效地控制纳米碳管的密度，实为目前场发射领域所面临的问题之一。
技术实现思路
本专利技术提供一种，以有效地控制碳纳米管的成长密度， 进而降低屏蔽效应。本专利技术提供一种场发射结构，其包括一基板、一纳米尖锥、一触媒层以及多个碳纳米管。纳米尖锥包括一配置于基板上的底部分(bottom portion)以及一位于底部分上方的尖端部分(tip portion) 0触媒层覆盖纳米尖锥，而碳纳米管位于尖端部分的表面上。在本专利技术的一实施例中，前述的纳米尖锥为一角锥状纳米尖锥或一圆锥状纳米尖锥。在本专利技术的一实施例中，前述的纳米尖锥的底部分为圆柱体或多边形柱体，而尖端部分为圆锥体或角锥体。在本专利技术的一实施例中，前述的碳纳米管贯穿触媒层，且暴露于触媒层外。在本专利技术的一实施例中，前述的底部分的材质包括半导体材料，而尖端部分的材质包括金属或氮化钛(TiNx)。 在本专利技术的一实施例中，前述的半导体材料例如为硅，而前述的金属例如为钛 (Ti)或钽(Ta)。在本专利技术的一实施例中，前述的触媒层的材质例如为铁、钴或镍。在本专利技术的一实施例中，前述的场发射结构可进一步包括一图案化介电层以及一栅极，其中图案化介电层配置于基板上，介电层具有一开口以容纳纳米尖锥，而栅极配置于图案化介电层上。在本专利技术的一实施例中，前述的基板包括一绝缘基材、一电极层、一阻抗层以及一半导体层，其中电极层配置于绝缘基材上，阻抗层配置于电极层上，而半导体层则配置于阻抗层上，且前述的纳米尖锥配置于阻抗层上。在本专利技术的一实施例中，前述的纳米尖锥可进一步包括一位于尖端部分与底部分之间的中间部分(middle portion)。举例而言，前述的底部分的材质例如为一半导体材料， 中间部分的材质例如为一金属或氮化钛，而尖端部分的材质包括前述的金属的氧化物或氮化钛的氧化物。本专利技术提供一种场发射结构的制造方法，包括下列步骤于一基板上依序形成一第一材料层与一第二材料层；进行一氧化制程，使第二材料层氧化成一多孔性材料层，并使被多孔性材料层暴露的部分第一材料层氧化为多个纳米点；移除多孔性材料层以暴露出第一材料层以及纳米点；以纳米点为罩幕，移除部分第一材料层以及部分基板以于基板上形成多个纳米尖锥；于各纳米尖锥上形成一触媒层，且此触媒层的厚度例如介于2纳米至70 纳米之间；以及于各纳米尖锥上分别形成多个碳纳米管。在本专利技术的一实施例中，前述的第一材料层的材质例如为钛、钽或氮化钛，而纳米点的材质例如为氧化钛或氧化钽。在本专利技术的一实施例中，前述的第二材料层的材质例如为铝。在本专利技术的一实施例中，前述的第二材料层被氧化后，多孔性材料层具有多个对应于纳米点的针孔(Pin holes)。在本专利技术的一实施例中，前述的各纳米尖锥分别包括一配置于基板上的底部分、 一位于底部分上方的尖端部分以及一位于尖端部分与底部分之间的中间部分，而在移除部分第一材料层与部分基板以形成纳米尖锥之后，纳米点分别构成尖端部分，未被移除的第一材料层构成中间部分，而未被移除的部分基板构成底部分。在本专利技术的一实施例中，前述的各纳米尖锥分别包括一配置于基板上的底部分以及一位于底部分上方的尖端部分，而在移除部分第一材料层与部分基板以形成纳米尖锥之后，纳米点完全被移除，未被移除的第一材料层构成尖端部分，而未被移除的部分基板构成底部分。在本专利技术的一实施例中，前述的场发射结构的制造方法可进一步包括下列步骤 在形成碳纳米管之前，于基板上依序形成一介电材料层与一导电材料层；以及移除部分导电材料层与部分介电材料层，以于基板上形成一栅极与一图案化介电层，其中图案化介电层具有一开口以容纳纳米尖锥，且栅极配置于图案化介电层上。在本专利技术的一实施例中，前述的基板例如为一半导体基材。在本专利技术的一实施例中，前述的基板包括一绝缘基材、一电极层、一阻抗层以及一半导体层，其中电极层配置于绝缘基材上，阻抗层配置于电极层上，半导体层配置于阻抗层上，前述的第一材料层形成于半导体层上，而半导体层被部分移除，且未被移除的部分半导体层构成底部分。为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例， 并配合附图，作详细说明如下。附图说明图IA至图IF为本专利技术第一实施例的场发射结构的制造方法；图1D’为另一种纳米尖锥的剖面示意 图2A至图2H为本专利技术第二实施例的场发射结构的制造方法；图3A至图3F为本专利技术第三实施例的场发射结构的制造方法；图3D’为另一种纳米尖锥的剖面示意图；图4A至图4H为本专利技术第四实施例的场发射结构的制造方法。其中，附图标记100、100b、100，基板100a、SE，底部分110:第一材料层IlOa:中间部分112:纳米点ll2a、110a，尖端部分120 第二材料层130:多孔性材料层130a 针孔T、T，、T”、T”，纳米尖锥140 触媒层150 碳纳米管160:介电材料层160a:图案化介电层162:开口170:导电材料层170a 栅极S:绝缘基材E 电极层R:阻抗层SE 半导体层具体实施方式第一实施例 图IA至图IF为本专利技术第一实施例的场发射结构的制造方法。请参照图1A，首先， 于一基板100上依序形成一第一材料层110与一第二材料层120。在本实施例中，基板100 例如为一半导体基材，而其材质例如为硅或是其它半导体材料。举例而言，基板100的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈德铭，郭志彻，
申请(专利权)人：友达光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：