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양극 산화 공정을 이용한 일체형 3극 구조 전계방출 소자및 제조방법

  • 기술번호 : KST2015187017
  • 담당센터 : 대구기술혁신센터
  • 전화번호 : 053-550-1450
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 양극 산화 공정을 이용한 일체형 3극 구조 전계방출 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 즉 본 발명은 유리 및 웨이퍼 기판위에 각 전극과 알루미늄층을 형성하고 양극 산화를 통해 알루미나층에 다수의 나노미터 단위 미세 홀을 형성한 후, 각 미세 홀내에 전계방출을 위한 에미터를 제조하고 양극용 최상부 전극을 알루미나 층위에 밀폐 형성시켜 일체화된 진공 미세 3극 구조의 전계방출 소자를 구현함으로써, 종래의 전자 빔 리소그라피 방법을 이용하지 않고도 일정한 크기와 배열을 가지는 미세 홀을 얻을 수 있으며, 또한 낮은 전압에서도 높은 전류밀도를 가지는 소자를 얻을 수 있게 되는 이점이 있다.
Int. CL C01B 31/02 (2011.01) H01J 1/30 (2011.01)
CPC H01J 1/304(2013.01)H01J 1/304(2013.01)H01J 1/304(2013.01)
출원번호/일자 1020020058158 (2002.09.25)
출원인 학교법인 포항공과대학교
등록번호/일자 10-0492509-0000 (2005.05.23)
공개번호/일자 10-2004-0011326 (2004.02.05) 문서열기
공고번호/일자 (20050531) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보 대한민국  |   1020020044921   |   2002.07.30
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2002.09.25)
심사청구항수 37

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 학교법인 포항공과대학교 대한민국 경상북도 포항시 남구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이건홍 대한민국 경상북도포항시남구
2 황선규 대한민국 경상북도포항시남구
3 정수환 대한민국 경상북도포항시남구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 장성구 대한민국 서울특별시 서초구 마방로 ** (양재동, 동원F&B빌딩)(제일특허법인(유))
2 김원준 대한민국 서울특별시 서초구 마방로 ** (양재동, 동원F&B빌딩)(제일특허법인(유))

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 학교법인 포항공과대학교 경북 포항시 남구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 특허출원서
Patent Application		 2002.09.25 수리 (Accepted) 1-1-2002-0312733-94
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2004.03.10 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2004.04.13 수리 (Accepted) 9-1-2004-0023176-94
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2004.08.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2004-0352530-75
5 의견서
Written Opinion		 2004.10.28 수리 (Accepted) 1-1-2004-0495786-63
6 명세서 등 보정서
Amendment to Description, etc.		 2004.10.28 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2004-0495785-17
7 등록결정서
Decision to grant		 2005.02.25 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2005-0087085-43
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.07.25 수리 (Accepted) 4-1-2019-5149263-30
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
양극산화 공정을 이용한 일체형 3극 구조를 가지는 전계방출 소자로서, 지지층 상부에 증착 형성되어 전계 방출 소자의 음극으로 사용되는 하부 전극층과; 균일한 전계방출 특성을 위해 상기 하부 전극 상부에 증착 형성되는 저항층과; 게이트 홀로 사용되는 다수의 미세 홀이 형성된 게이트 절연층과; 상기 게이트 절연층 상부에 형성되는 게이트 전극층과; 상기 게이트 전극 상부에 절연층으로, 게이트 절연층의 홀과 단일채널을 이루는 알루미나층과; 구조의 밀폐와 양극으로 사용되는 상부 전극층과; 상기 게이트 절연층에 형성된 각 미세 홀 내 생성되며, 고 전계에서 전자를 방출하는 에미터 를 포함하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
2 2
제1항에 있어서, 상기 지지층은, 부도체, 반도체 및 도체로 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
3 3
제2항에 있어서, 상기 지지층으로 사용되는 부도체는, 웨이퍼, 유리, 고분자 물질 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
4 4
제2항에 있어서, 상기 지지층으로 사용되는 반도체는, 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
5 5
제1항에 있어서, 상기 하부 전극층은, 전도성 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
6 6
제5항에 있어서, 상기 하부 전극층으로 형성되는 전도성 물질은, 텅스텐(W), 크롬(Cr), 니오븀(Nb), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 상기 금속들의 합금, 전도성 고분자 물질, 금속 산화물, 금속 질화물 및 금속 황화물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
7 7
제1항에 있어서, 상기 저항층은, 산화 실리콘(SiO2) 또는 금속 산화물로 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
8 8
제1항에 있어서, 상기 게이트 절연층은, 산화 실리콘(SiO2) 또는 금속 산화물로 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
9 9
제1항에 있어서, 상기 에미터는, 금속, 반도체 또는 탄소 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
10 10
제9항에 있어서, 상기 에미터 형성을 위해 사용되는 금속물질은, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 세슘(Cs), 바륨(Ba), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 철(Fe), 루비듐(Rb) 및 상기 금속들의 합금 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
11 11
제9항에 있어서, 상기 에미터 형성을 위해 사용되는 반도체 물질은, 갈륨 질화물(GaN), 티타늄 산화물(TiO2), 카드뮴 황화물(CdS) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
12 12
제9항에 있어서, 상기 에미터 형성을 위해 사용되는 탄소물질은, 탄소 나노 화이버, 탄소 나노튜브 및 비정질 탄소 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
13 13
제1항에 있어서, 상기 게이트 전극층은, 전도성 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
14 14
제13항에 있어서, 상기 게이트 전극층으로 사용되는 금속물질은, 금(Au), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 전도성 고분자 물질, 금속 산화물, 금속 질화물 및 금속 황화물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
15 15
제1항에 있어서, 상기 상부 전극층은, 전도성 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
16 16
제15항에 있어서, 상기 상부 전극층으로 사용되는 전도성 물질은, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 바륨(Ba), 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 전도성 고분자 물질 및 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자
17 17
양극산화 공정을 이용한 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법으로서, (a)지지층 상부에 음극용 하부 전극층을 형성시키는 단계와; (b)상기 하부 전극층 상부에 저항층, 게이트 절연층, 게이트 전극층, 박막 알루미늄층을 순차적으로 형성시키는 단계와; (c)상기 알루미늄층을 양극 산화하여 다수의 미세 홀이 형성된 상부 알루미나층을 형성시키는 단계와; (d)상기 알루미나층의 각 미세 홀이 게이트 절연층의 표면까지 형성되도록 상기 상부 알루미나의 배리어 층과 게이트 전극층을 식각시키는 단계와; (e)상기 게이트 절연층을 식각하여 상기 상부 알루미나층의 각 미세 홀과 단일 채널로 연결되는 다수의 미세 홀이 형성된 게이트 절연층을 형성시키는 단계와; (f)상기 게이트 절연층 각 미세 홀내에 고 전계에서의 전자 방출을 위한 에미터를 형성시키는 단계와; (g)상기 알루미나층 상부에 구조 밀폐 및 양극으로 사용되는 상부 전극층을 형성시키는 단계 를 포함하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
18 18
제17항에 있어서, 상기 (a)단계에서 하부 전극층은, 텅스텐(W), 크롬(Cr), 니오븀(Nb) 등과 같은 음극용 금속물질을 전자빔 증착, 열증착, 스퍼터링, 저압 화학기상법, 솔-젤 합성법, 전기 도금 및 무전해 도금법 중 어느 하나의 방법을 통해 박막 형태로 형성시키는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
19 19
제17항에 있어서, 상기 (b)단계에서 절연층, 게이트 절연층, 게이트 전극층, 알루미늄층은, 전자빔 증착, 열증착, 스퍼터링, 저압 화학기상법, 솔-젤 합성법, 전기 도금 및 무전해 도금법 중 어느 하나의 방법을 통해 박막 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
20 20
제17항에 있어서, 상기 알루미늄층은, 양극 산화법을 통해 다수의 미세 홀을 가지는 알루미나층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
21 21
제20항에 있어서, 상기 양극 산화법에 사용되는 전해질은, 산성을 띤 물질인 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
22 22
제20항에 있어서, 상기 양극 산화법에 사용되는 전해질은, 옥살산(oxalic acid), 황산(sulfuric acid), 인산(phosphoric acid), 크롬산(chromic acid) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
23 23
제17항에 있어서, 상기 (d)단계에서 배리어 층과 게이트 전극층은, 이온 밀링, 건식 식각 및 습식 식각을 통해 식각되는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
24 24
제17항에 있어서, 상기 (e)단계에서 게이트 절연층은, 이온 밀링, 건식 식각, 습식 식각 및 양극 산화 중 어느 하나를 통해 다수의 미세홀이 형성된 게이트 절연층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
25 25
제17항에 있어서, 상기 (f)단계에서 에미터는, 금속물질을 상기 하부 알루미나층 내 각 미세 홀 바닥부로부터 성장시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
26 26
제25항에 있어서, 상기 금속물질의 성장은, 금속 황산염, 금속 질산염, 금속 염화물 용액에 직류, 교류 또는 펄스 전압을 인가하여 수행하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
27 27
제25항에 있어서, 상기 금속물질의 성장은, 게이트 전극층 표면을 화학적으로 활성화시킨 후 금속 황산염, 금속 질산염, 금속 염화물 용액으로 전압 인가 없이 수행하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
28 28
제17항에 있어서, 상기 (f)단계에서 에미터는, 에미터로의 사용을 위해 미리 합성한 금속을 게이트 절연층 각 미세홀 내에 부착시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
29 29
제17항에 있어서, 상기 (f)단계에서 에미터는, 상기 게이트 절연층 내에서 직접 탄소 나노구조를 합성하여 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
30 30
제29항에 있어서, 상기 탄소 나노구조는, 열분해 합성을 통해 형성되는 탄소 나노튜브, 탄소 나노화이버, 비정질 탄소 및 탄소 나노입자 중 하나인 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
31 31
제30항에 있어서, 상기 탄소 나노구조의 열분해 합성은, 탄화수소, 일산화탄소, 수소 등의 혼합가스를 200∼800℃에서 열분해 합성하는 것임을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
32 32
제29항에 있어서, 상기 탄소 나노구조는, 플라즈마 분해 합성을 통해 형성되는 탄소 나노튜브, 탄소 나노화이버, 비정질 탄소 및 탄소 나노입자 중 하나인 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
33 33
제17항에 있어서, 상기 (f)단계에서 에미터는, 에미터로의 사용을 위해 미리 합성된 탄소 나노구조를 시올화(Thiolization) 및 금(Cu)-황(S) 화학 결합 공정을 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
34 34
제17항에 있어서, 상기 (f)단계에서 에미터는, 에미터로의 사용을 위해 미리 합성된 탄소 나노구조를 전기영동(Electrophoresis)법을 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
35 35
제17항에 있어서, 상기 (f)단계에서 에미터는, 미세 홀 당 1개 이상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
36 36
제17항에 있어서, 상기 상부 전극층은, 양극용 금속물질을 전자빔 증착, 열증착, 스퍼터링, 저압 화학기상법, 솔-젤 합성법, 전기 도금 및 무전해 도금법 중 어느 하나의 방법을 통해 박막 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
37 37
제36항에 있어서, 상기 양극용 금속물질의 증착 공정은, 진공 상태에서 수행하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
38 37
제36항에 있어서, 상기 양극용 금속물질의 증착 공정은, 진공 상태에서 수행하는 것을 특징으로 하는 일체형 3극 구조 전계방출 소자 제조 방법
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1 JP17535075 JP 일본 FAMILY
2 US07554255 US 미국 FAMILY
3 US20050285502 US 미국 FAMILY
4 WO2004012218 WO 세계지적재산권기구(WIPO) FAMILY

DOCDB 패밀리 정보

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1 AU2003256094 AU 오스트레일리아 DOCDBFAMILY
2 CN100541700 CN 중국 DOCDBFAMILY
3 CN1685460 CN 중국 DOCDBFAMILY
4 JP2005535075 JP 일본 DOCDBFAMILY
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