CN1639820A - 场致发射背板 - Google Patents

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Abstract

一种场致发射背板(12g),通过激光结晶基于非晶半导体的材料区域而形成。发射器位置(20g)产生于结晶工艺所引起的粗糙表面纹理。使用激光干涉方法可以使结晶局部化,成形的发射器尖端(20j)在局部结晶区域(18j)上生长。这样背板可以用于场致发射元件,其在真空中或宽带隙发光聚合物中发射。而且,带有自动对准栅的背板(12m)可以通过在发射器尖端上沉积绝缘层(38m)和金属层(40m),去除金属层顶部并蚀刻去绝缘体,保留由金属边环绕的每个尖端而形成。可以使用平面剂(39n)来改进这个工艺。

Description

场致发射背板
技术领域
本发明涉及一种场致发射背板和相关设置及制造方法。虽然不是独有地,本发明尤其涉及场致发射背板,其包括多个通过激光结晶和选择性生长而形成的发射位置或“硅尖端”。本发明的发现用于显示器。
背景技术
在电子技术领域,平板显示器是非常重要的。在当前发展中,有源矩阵液晶显示器(AMLCD)开始挑战阴极射线管(CRT)技术的统治。AMLCD元件是非辐射的,并且需要光刻技术。需要滤光器和匹配光谱背光来产生色彩。然而,在AMLCD元件中存在大量光耗和固有复杂性,因为液晶材料的非线性特性。这导致显示器的亮度低于CRT,并且具有更小的色域和更差的视角、对比度。还有,由于显示器的非辐射特性,经常造成输入电源的低效率使用,与非有效能量一样,具有大大超过70%的能耗。
根据常规‘Spindt Tip’技术,场致发射显示器希望解决平板显示器问题。场致发射显示器(FED)实质上是平面阴极射线管(CRT)元件。然而,胜于一个电子枪在屏幕上的磷光体中穿过荫罩板发射电子,FED在每个显示像素上具有几十或几百个独立的尖端。在发明人Cap Spindt之后,公知的尖端是Spindt尖端。制造工艺依赖于使用影印法定义栅金属中的孔的图形。然后以“底切”的各向同性湿蚀刻方式蚀刻底层绝缘体,留下金属下的井。然后在处于斜角的表面上蒸发损失层(通常为镍),确保不填充井。然后穿过井中的孔蒸发发射器材料(通常为钨或钼)。由于蒸发金属建立在表面上,在损失层上,由于厚度增加它封闭了孔,并且影响在井中提供发射器尖端。然后通过蚀刻损失层,去除顶部金属,留下尖端、井和原始栅金属。这形成了Spindt尖端的背板。然后使用隔离件将包括压花磷光体的顶板相对于背板放置。抽空成品元件容许发射电子具有长期平均自由行程。已充分理解微尖端中的场致发射原理,并且由Fowler-Nordheim隧道效应控制。然后,发射电流、由此产生的显示器亮度只依赖于电流强度、尖端数量和它们的锐度,也就是
I=JFNnα这里,n是尖端数量,α是尖端锐度,JFN是Fowler-Nordheim隧道电流强度。
尖端将提供尖锐的电子源,该电子源将提供注入例如磷的热电子。
遗憾的是,制造中的极度复杂化限制了这种技术的使用。此外,晶状硅发射器受晶片尺寸限制。
其它薄膜材料也可以用于场致发射。对于钻石来说,碳是主要竞争者,菱形碳和碳纳米管也是合适的。使用钻石好像是良好选择,尽管难于制造,并且现在也已经对被认为具有负电子亲合力的、要求具有钻石的机构产生了质疑。
发明内容
本发明至少一个方面的至少一个实施例的目的是消除或至少减轻在先技术中至少一个前述问题。
根据本发明第一方面,提供形成场致发射背板的方法,包括:
在衬底上提供基于非晶半导体的材料的平面体;
至少在部分基于非晶半导体的材料上进行激光结晶;
其中当结晶基于非晶半导体的材料时,形成多个发射器位置。
优选地,通过在衬底上沉积薄膜材料,提供基于非晶半导体的材料的平面体。
便利地,基于半导体的材料是硅及其合金。
优选地,使用受激准分子激光器或Nd:YAG激光器执行激光结晶。
便利地,受激准分子激光器是KrF激光器。
可以理解,在本发明的正文中,术语“薄膜”用来定义几个纳米厚的膜,例如1-100nm,典型地为10nm。
根据本发明第二方面,提供场致发射背板,包括多个发射器位置,其通过基于非晶半导体的材料薄膜的激光结晶形成。
便利地,基于半导体的材料是硅或者其合金。
根据本发明第三方面,提供场致发射元件,包括具有多个发射器位置的场致发射背板,所述发射器位置通过基于非晶半导体的材料薄膜的激光结晶而形成。
场致发射元件可以是真空元件,其中背板发射器位置作为元件中的发射源。
便利地,场致发射元件包括衬底、场致发射背板、及抽空空间和透明窗,例如薄膜透明金属或镀金属磷,其中场致发射背板形成在衬底上,抽空空间位于场致发射背板、和薄膜透明金属或镀金属磷之间。
作为选择,场致发射元件包括宽带隙发光材料,例如发光聚合物,从背板发射器位置发射电子进入该材料中。
便利地,场致发射元件包括衬底、场致发射背板、发光聚合物和薄膜透明金属或镀金属磷,多个发射器位置形成在场致发射背板的一个侧面上,其中场致发射背板形成在衬底上,发光聚合物的一个表面设置在场致发射背板的多个发射器位置上,薄膜透明金属放置在发光聚合物的另一个表面上。
便利地,场致发射元件是显示元件。
根据本发明第四方面,提供场致发射背板,包括多个生长尖端,所述背板实质上由基于半导体的材料构成。
优选地,多个尖端形成在基于半导体的材料薄膜上。
优选地,生长尖端是“定形的”,也就是以这种方式生长多个尖端,就是在每个尖端中产生尖锐的尖头形状。
便利地,同时生长和蚀刻尖端。
便利地,基于半导体的材料是硅或者其合金
根据本发明第五方面,提供场致发射背板,包括实质上的非晶材料的平面部件和在其上的多个晶状材料尖端。
优选地,尖端形成在平面部件的晶状或结晶区域上。
根据本发明第六方面,提供场致发射背板,包括多个生长尖端,所述背板实质上由基于硅的材料薄膜构成。
优选地,在基于硅的材料薄膜的多个结晶区域上,通过晶状硅的生长而形成多个尖端。
根据本发明第七方面,提供带有背板的场致发射元件,其包括(成形)尖端阵列,在基于非晶硅的材料薄膜的多个结晶区域上,通过基于晶状半导体的材料的选择性生长而形成所述尖端。
场致发射元件可以是真空元件,其中背板发射器尖端作为元件中的发射源。
便利地,场致发射元件包括衬底、场致发射背板、及抽空空间和透明窗,例如薄膜透明金属,其中场致发射背板形成在衬底上,抽空空间位于场致发射背板和薄膜透明金属之间。
作为选择,场致发射元件可以包括宽带隙发光材料,例如发光聚合物,其中使用中从背板发射器尖端中发射电子进入宽带隙发光材料。
便利地,场致发射元件包括衬底、场致发射背板、发光聚合物和薄膜透明金属,多个尖端形成在场致发射背板的一个侧面上,其中场致发射背板形成在衬底上,发光聚合物的一个表面设置在场致发射背板的多个尖端上,薄膜透明金属设置在发光聚合物的另一个表面上。
便利地,场致发射元件是显示元件。
优选地,显示元件的场致发射背板尖端的密度为每平方微米至少100个。
根据本发明第八方面,提供形成场致发射背板的方法,包括:
在衬底上沉积基于非晶半导体的材料薄膜;
局部结晶基于非晶半导体的材料薄膜上的多个区域;
在基于非晶半导体的材料薄膜的多个结晶区域的每个上,生长基于晶状半导体的材料。
便利地,例如使用等离子增强型化学汽相淀积(PECVD),在衬底上沉积基于非晶半导体的材料薄膜。
优选地,通过暴露给至少一个脉冲的激光干涉图,结晶基于非晶半导体的材料薄膜的多个区域。
根据本发明第九方面,提供结晶基于非晶半导体的材料薄膜区域的方法,其用于场致发射背板,包括:
通过分离和重组激光束,形成激光干涉仪;
将基于非晶半导体的材料薄膜放置在激光束重组平面内;
通过使薄膜经受至少一个激光脉冲,局部结晶基于非晶半导体的材料薄膜区域,其中在基于非晶半导体的材料薄膜中产生的结晶区域对应于激光干涉图。
优选地,对于基于非晶半导体的材料的背板,其中基于半导体的材料是氢化非晶硅,激光以约532nm波长运行以便最大化吸收作用。优选地,激光器是Nd:YAG激光器。
附图说明
根据下面结合附图的说明,本发明的这些和其它方面将变得显而易见,附图表示:
图1A-1F为根据本发明所述在各种能量下结晶的薄膜半导体;
图2为根据本发明第一实施例所述的场致发射元件;
图3为图2所示场致发射元件的场致发射背板的场致发射电流对电场的图解;
图4为非晶硅薄膜的简要透视图,在形成场致发射背板中,激光干涉图投射到非晶硅薄膜上;
图5为根据本发明第二实施例所述的成长晶体硅背板侧面的横截面;
图6为根据本发明第三实施例所述具有晶体硅尖端的场致发射元件的简要侧视图;
图7为根据本发明第四实施例所述具有晶体硅尖端的场致发射元件的简要侧视图;
图8为根据本发明第五实施例所述具有晶体硅尖端的场致发射元件的简要侧视图;
图9A-9E为表示形成根据本发明第六实施例所述的场致发射背板的方法的系列侧部横向剖面图;
图10A和10B为图9A-9E所示场致发射背板的摄影图像;
图11A-11C为表示形成根据本发明第七实施例所述形成的场致发射元件的方法的系列侧部横向剖面图,该方法包括使用平面剂。
具体实施方式
首先参考图1A-1F,图示了场致发射背板12a-12f的摄影图像,每个场致发射背板由基于非晶半导体的材料形成,在n型氢化非晶硅的情况下,在其表面形成多个发射器位置20a-20f。例如,通过在铝衬底上使用等离子增强型化学汽相淀积(PECVD),沉积约100nm的n型氢化非晶硅薄膜来形成场致发射背板12a-12f。在KrF激光在氧气氛中以248nm波长运行、以2mm\s速度扫描、然后熄灭的情况下,沉积薄膜接着经受由准分子激光器或Nd:YAG(钕:钇铝石榴石)激光器进行的激光结晶作用。可供选择地,使用以532nm波长运行的Nd:YAG激光器。激光在3-7纳秒脉动、步进、重复来形成图案。这个工艺导致具有粗纹理的硅表面。如图1A-1F所示,由硅吸收的能量影响表面的粗糙度,对于表示发射器尖端20a的图1A来说,该发射器尖端20a是少量吸收能量、即约100mJ\cm的能量的综合效果。这可以与图1F进行比较,该图1F表示在300mJ\cm区域内由相对大量的吸收能量实现的圆形发射器尖端20f。在每种情况下,每个尖端20a-20f作为发射器位置。当背板12应用于场致发射元件(未图示)时,在场致发射结构中,在低电场下每个发射器位置20a-20f发射电子。背板12a-12f导致发射电流超过10-5A和约10V/μm的低场阈。
图2中表示场致发射元件10g的第一实施例,该场致发射元件10g包括如参考图1A-1F所述的场致发射背板12g。图示的10g是三极管元件,其包括具有铝衬底14g的场致发射背板12g和n型氢化非晶硅薄膜16g,非晶硅薄膜16g已经由受激准分子激光器进行了处理,由此在其表面上包括多个发射器位置20g。在晶化硅上已经设置了绝缘层,例如诸如氮化硅之类的绝缘材料层,随后蚀刻,由此提供隔离件22g。在这些隔离件22g的每个上面,设置磷薄膜26g,如金属化磷,该元件由玻璃层26g完成,由此提供三端选通控制结构。对玻璃28g和发射器位置20g间的区域24g抽真空,该区域允许使用低电压控制发射,当元件10g用于显示结构时,这对于有效空间控制来说是重要的。
图3中图示了在这种具有5×10-5毫巴真空度的元件10g中测量的发射电流,图3表示发射电流对电场的图解。同样也可以估计,对于包括几何放大和内部放大的该图来说,用于所述元件10g的β因子超过450。
在图4中,图示了布置在铝衬底14h上的非晶硅薄膜16h,其中由激光干涉图产生的圆点结构可以在硅16h的表面区域看见。这种结构图解了用于形成例如第一实施例的背板之类的背板的技术改进之处,这种技术用来生产场致发射背板。
采用等离子增强型化学汽相淀积(PECVD)方法,在铝衬底14h上设置非晶硅薄膜16h。使用脉冲宽度在3-7纳秒范围内的Nd:YAG脉冲激光器形成干涉仪,其光束被分离并一起返回形成圆点18h图案。薄膜硅层16h位于激光干涉图形成于其内的平面内。激光干涉图作用在晶化的产生区域或圆点18h的硅层16h上。Nd:YAG激光器的单脉冲用来局部晶化该区域。用步长和重复系统在硅薄膜16h的平面内对激光束同步,导致形成激光点,因此晶化圆点18h分布在硅薄膜16h的整个表面板上,由此允许形成高密度尖端。通过使用这种步长和重复系统,背板12h可以由任何所选材料形成。典型的单个像素面积为30μm×30μm,因此,将实现每个红、绿、蓝(RGB)像素为300×300的微尖端密度,即其等于9×104。由于场致发射元件的发射电流依赖于尖端的数量和它们的锐度,因此这种发射器密度是至关重要的。
通过在沉积的硅原子形成热动态稳定的晶状位置时,容许由流动的氢打破硅阵列中被张紧的键,张紧涉及烯硅烷/氢等离子的选择蚀刻和生长工艺形成微晶化硅。为了在激光处理的硅薄膜16h上形成发射器尖端20h,导致如图5中所示的尖端20h的横剖面,在反应器中PECVD沉积的硅薄膜16h经受稀硅烷/氢等离子。
在该工艺期间,硅原子的沉积仅仅出现在晶化衬底上,并由此在此情况下,出现在在硅薄膜16h的晶化圆点18h上。同时蚀刻该结构的非晶体或弱结合区域。连续生长对形成成长膜的边缘有影响,在该边缘蚀刻影响更引人注目。由于限定每个晶化区域18h的尺寸小于100nm,纵横比由此边缘收敛。因此,100nm或小于发射器板12h的每个圆点18h有效地成长为外形尖端20h。成长和蚀刻工艺由流动的氢和纵横比成型蚀刻进行居间调节,纵横比成型蚀刻导致在硅薄膜16h板的整个生长表面上产生尖锐的尖端20h。这种成型导致发射板12h的电场增加,因此,对于场致发射来说,其给出(约15v/μm)低阈值,所以发射电流(即超过10-1安培)比用第一实施例的场致发射背板所能实现的发射电流高。
图5中图示了这种生长尖端20i的横剖面,也是隔离件22i的横剖面,通过允许脉动激光停留在硅薄膜的某些区域来建立线或点晶状结构(未图示),来形成隔离件22i,这些区域的尺寸比发射器点(未图示)的尺寸大得多。这导致较薄的沉积膜形成在这些晶化区域。像发射器尖端20i一样,此时隔离件22i生长,允许给三端元件放置门电路。
像发射电流一样,因此根据I=JFNnα,显示亮度取决于电流强度、尖端数量和它们的锐度。尖端提供尖锐的电子源,当组合在元件10中时,穿过抽空空间24或进入宽带隙发光材料25中,电子源将提供进入元件发光层的热电子喷射。每个电子从施加的电场中获得能量,该电场就是应用到元件10上的电场,其具有作为电极的铝衬底12。
在图6中图示了场致发射元件结构10j,其具有如参考图4和5所述而形成的晶化硅发射器尖端20j。
场致发射元件10j是具有微米级生长隔离件22j的真空元件。衬底14j由铝形成,在氢化非晶硅薄膜的情况下,在其上采用PECVD方法放置基于半导体薄膜的材料16j。如上所详述,氢化非晶硅的多个区域18j、21j由激光干涉仪晶化,并使用生长和蚀刻系统,生长尖端20j和隔离件22j。放置在玻璃衬底28j上的模制氧化锡铟(ITO)板排列设置成位于发射器背板12j的生长隔离件22j上。抽空发射器尖端20j和ITO 26j间的区域24j。
在图7中图示了可供选择的场致发射元件10k。在该结构中,场致发射元件10k设有宽带隙发光材料25k,在聚合物的情况下,将其设置在场致发射尖端20k的顶部,用作发光介质。用例如放置在玻璃衬底28k上的氧化锡铟(ITO)26k之类的薄膜透明金属制造二极管结构。元件10k包括由硅16k形成的场致发射背板12k,在铝的情况下,该硅16k放置在衬底14k上。例如通过丝网印刷,宽带隙发光聚合物25k薄膜(许多微米级)放置在玻璃衬底28k上的图形化ITO板26k上。然后将发光聚合物25k印刷在背板12k的晶体硅尖端20k上。由此,由一旦烘烤元件10k达到约100℃温度时就凝固的聚合物25k形成铝-硅-聚合物-ITO二极管结构。在不是n型半导体薄膜、并且不存在能够喷射电子的低屏蔽金属的情况下,这种元件结构特别有用。
图7中图示了再一个可供选择的场致发射元件101,包括放置在面板321上的涂上磷层的金属件301。通过沉积在其上放置金属栅361的绝缘体341,元件101进一步适于形成三极管结构。
场致发射背板12m的又一实施例包括为每个发射器20m构造具有自动对准栅的三端元件。以图9A-9E中图解的方式构造这个场发射背板。在图9A中图示了由衬底14m、金属阴极15m和非晶硅薄膜16m构成的背板12m。以参考图1A-1F所述的方式激光结晶硅薄膜16m,该方式使用Nd:YAG激光器,并且由如上所述的结晶工艺形成发射尖端20m。
如图9B中所示,形成自动对准栅的第一步骤包括:在完全密封的每个发射器尖端20m的晶化硅暴露表面上,使用PEVCD,通过沉积形成薄的SIN(氮化硅)绝缘体38m。
该工艺第二步骤的结果图示在图9C中,包括:在铬的情况下,在SIN层顶部通过热蒸发沉积金属层40m。
在该工艺第三步骤中,在使用CF(氟利昂)气的情况下,然后使用等离子方式蚀刻板结构。如图9D中所示,这导致每个发射器尖端顶部失去它的金属,并且暴露了SIN绝缘层38m。
如图9E中所示,然后蚀刻SIN绝缘体38m,在暴露尖端20m周围留下用作栅的支撑金属环41m。
在图10A和图10B的特写图像中,图示了形成的发射背板12m,该发射背板12m可以用来形成场致发射元件10m,其完全是自由光刻技术。
参考图11A-11C,在产生如图11A所示结构的工艺第二步骤之后,通过将平面剂37n应用到晶化背板12n上可以改进该工艺,平面剂也就是在加热或溶剂蒸发下变成薄平面膜的液体。这表明覆盖背板12n的平面剂37n保持发射器尖端20n傲立。
用等离子方式蚀刻该结构的步骤产生了图11B中所示的结构。
然后如上所述蚀刻SIN绝缘体,如图11C中所示,在金属层和尖端间留下空间。通过利用平面剂37n,这样使底层硅背板结构得到保护而免遭腐蚀蚀刻影响。然后可以去除平面剂,如图10A和10B所示,在每个尖端周围产生金属栅。
例如在前面实施例中详细描述的元件适用于许多显示应用,因为它们耗电量低并且制造相对简单。这些元件也可以用作人造卫星和移动通讯市场中微波放大器的高功率晶体管的阴极。
可以对如上所述的本发明实施例进行各种修改而不超出本发明范围。例如,在非晶硅薄膜16a-m的激光处理期间,已经描述在局部晶化区域中使用单激光脉冲,然而可以选择使用脉冲数量,因而允许使用与20Jcm一样低的能量。另外,已经描述在尖端20a-m的选择蚀刻和生长工艺期间,较大线或点结构21a-m的晶化如何用来生长隔离件22a-n,然而,硅也可以全部生长在用于在同一工艺中描述的有源寻址的绝缘体和薄膜晶体管元件上。
已经将结晶非晶硅薄膜16a-n的工艺描述为由脉冲激光器执行,然而,也可以由其它方式,例如强电子束照射或高能离子束/粒子碰撞乃至热退火执行该工艺过程。
已经描述由等离子增强型化学汽相淀积来沉积非晶硅薄膜16a-m,其可以是固有的或掺杂n型的,然而,也可以通过喷涂、蒸发或其它这种方式沉积薄膜。
其上已经沉积硅薄膜16a-m的衬底14a-m已经描述为铝,然而,作为选择,可以是如钼、铬或类似物的金属。要说明的是,电极不需要与衬底14a-m整体形成,甚至可以由与衬底14a-m不同的材料形成。还有,详细描述了使用Nd:YAG激光器,其波长选择为532nm以便最大化硅的吸收作用,然而,可以使用任何波长,尤其可以使用最大化吸收其它适当基于半导体材料的其它波长。描述了使用透明金属形成二极管结构的场致发射元件,然而,作为选择,可以使用合适的导电聚合物。
而且,以像素标准或经由集成外围驱动器,能够以与所述场致发射背板12a-m相同的方式制造TFT控制电路。
详细实施例中的薄膜半导体是N型氢化非晶硅,然而,作为选择,半导体可以是锗或锗合金或类似物。其上沉积薄膜半导体16a-m的衬底14a-m已经详细描述为铝,然而,也可以由各种其它类型的金属形成,例如钼、铬或类似物。描述了使用KrF(氪氟)受激准分子激光器,然而也可以使用任何受激准分子激光器。
图8中所述元件描述为包括设置在面板301上的涂磷金属层301,然而,应该理解,详细描述的其它元件实施例也可以包括这个特征。而且,可以修改元件10a-m的每个实施例,通过沉积绝缘体34a-m形成三极管结构,金属栅36a-m放置在绝缘体34a-m上。
参考图9描述的硅背板详细描述为使用Nd:YAG激光器进行结晶,然而,可以使用受激准分子激光器进行结晶和可以使用激光干涉测量技术进行结晶。而且,设置在晶化硅16m上的绝缘体38m描述为SIN,然而,它可以是任何合适的绝缘体,并且使用任何保形涂覆方法进行沉积。布置在绝缘体上的金属层40m已经描述为使用热蒸发进行沉积,然而,可以使用喷涂或其它任何适当技术。

Claims (48)

1、一种形成场致发射背板的方法,包括:
在衬底上提供基于非晶半导体的材料的平面体;
至少在部分基于非晶半导体的材料上进行激光结晶;
其中当结晶基于非晶半导体的材料时,形成多个发射器位置。
2、如权利要求1所述的方法,其中将基于非晶半导体的材料的平面体设置为沉积在衬底上的材料薄膜。
3、如权利要求1或2所述的方法,其中基于非晶半导体的材料是硅或者其合金。
4、如权利要求2所述的方法,还包括使用受激准分子激光器或Nd:YAG激光器执行激光结晶的步骤。
5、如权利要求4所述的方法,其中受激准分子激光器是KrF激光器。
6、一种场致发射背板,包括多个发射器位置,其通过基于非晶半导体的材料薄膜的激光结晶形成。
7、如权利要求6所述的场致发射背板,其中基于非晶半导体的材料是硅及其合金。
8、一种场致发射元件,包括具有多个发射器位置的场致发射背板,所述发射器位置通过基于非晶半导体的材料薄膜的激光结晶而形成。
9、如权利要求8所述的场致发射元件,其中场致发射元件是真空元件,其中背板发射器位置作为元件中的发射源。
10、如权利要求9所述的场致发射元件,还包括衬底、场致发射背板、及抽空的空间和透明窗,其中场致发射背板形成在衬底上,抽空空间位于场致发射背板、和薄膜透明金属或镀金属磷之间。
11、如权利要求8所述的场致发射元件,还包括宽带隙发光材料,使用时从背板发射器位置发射电子进入该材料中。
12、如权利要求11所述的场致发射元件,还包括衬底、场致发射背板、发光聚合物、和薄膜透明金属或镀金属磷,多个发射器位置形成在场致发射背板的一个侧面上,其中场致发射背板形成在衬底上,发光聚合物的一个表面设置在场致发射背板的多个发射器位置上,薄膜透明金属设置在发光聚合物的另一个表面上。
13、如权利要求11所述的场致发射元件,其中该元件是显示元件。
14、一种场致发射背板,包括多个生长尖端,所述背板实质上由基于半导体的材料构成。
15、如权利要求14所述的场致发射背板,其中多个尖端形成在基于半导体的材料薄膜上。
16、如权利要求14或15所述的场致发射背板,其中基于半导体的材料是硅或者其合金。
17、如权利要求14-16中任何一项所述的场致发射背板,其中以这种方式生长多个尖端,即在每个尖端中产生尖锐的尖头形状。
18、如权利要求14-17中任何一项所述的场致发射背板,其中同时生长和蚀刻多个尖端。
19、一种场致发射背板,包括实质上的非晶材料的平面部件和在其上的多个晶状材料尖端。
20、如权利要求19所述的场致发射背板,其中每个尖端形成在平面部件的结晶区域上。
21、一种场致发射背板,包括多个生长尖端,所述背板实质上由基于硅的材料薄膜构成。
22、如权利要求21所述的场致发射背板,其中在基于硅的材料薄膜的多个结晶区域上,通过晶状硅的生长而形成多个尖端。
23、如权利要求21或22所述的场致发射背板,其中基于硅的材料是非晶硅。
24、一种带有背板的场致发射元件,其包括成形尖端阵列,在基于非晶硅的材料薄膜的多个结晶区域上,通过基于晶状半导体的材料的选择性生长而形成所述尖端。
25、如权利要求24所述的场致发射元件,其中该元件是真空元件,其中背板发射器尖端作为元件中的发射源。
26、如权利要求24或25所述的场致发射元件,还包括衬底、场致发射背板、及抽空空间和透明窗,其中场致发射背板形成在衬底上,抽空空间位于场致发射背板和薄膜透明窗之间。
27、如权利要求24所述的场致发射元件,还包括衬底、场致发射背板、宽带隙发光材料和透明窗,其中使用中从背板发射器尖端中发射电子进入宽带隙发光材料。
28、如权利要求27所述的场致发射元件,其中宽带隙发光材料是发光聚合物。
29、如权利要求26-28中任何一项所述的场致发射元件,其中透明窗是薄膜透明金属。
30、如权利要求24所述的场致发射元件,其中发光材料的一个表面放置在场致发射背板的多个尖端上,透明窗放置在发光材料的另一个表面上。
31、如权利要求24-30中任何一项所述的场致发射元件,其中该元件是显示元件。
32、如权利要求24-31中任何一项所述的场致发射元件,其中场致发射背板尖端的密度为每平方微米至少100个。
33、一种形成场致发射背板的方法,包括:
在衬底上沉积基于非晶半导体的材料薄膜;
局部结晶基于非晶半导体的材料薄膜上的多个区域;
在基于非晶半导体的材料薄膜的多个结晶区域的每个区域上,生长基于晶状半导体的材料。
34、如权利要求33所述的形成场致发射背板的方法,还包括使用等离子增强型化学汽相淀积,沉积基于非晶半导体的材料薄膜的步骤。
35、如权利要求33所述的形成场致发射背板的方法,还包括通过暴露给至少一个脉冲的激光干涉图,结晶基于非晶半导体的材料薄膜的多个区域的步骤。
36、一种结晶基于非晶半导体的材料薄膜区域的方法,其用于场致发射背板,包括:
通过分离和重组激光束,形成激光干涉仪;
将基于非晶半导体的材料薄膜放置在激光束重组平面内;
通过使薄膜经受至少一个激光脉冲,局部结晶基于非晶半导体的材料薄膜区域,其中在基于非晶半导体的材料薄膜中产生的结晶区域对应于激光干涉图。
37、如权利要求36所述方法,其中对于基于非晶半导体的材料的背板,其中基于半导体的材料是氢化非晶硅,激光以约532nm波长运行以便最大化吸收作用。
38、如权利要求36或37所述方法,其中激光器是Nd:YAG激光器。
39、一种如在上文中参考图1A-3所述的场致发射背板。
40、一种如在上文中参考图4-8所述的场致发射背板。
41、一种如在上文中参考图9A-11C所述的场致发射背板。
42、一种如在上文中参考图1A-3所述的场致发射元件。
43、一种如在上文中参考图4-8所述的场致发射元件。
44、一种如在上文中参考图9A-11C所述的场致发射元件。
45、一种如在上文中参考图1A-3所述的形成场致发射背板的方法。
46、一种如在上文中参考图4-8所述的形成场致发射背板的方法。
47、一种如在上文中参考图9A-11C所述的形成场致发射背板的方法。
48、一种如在上文中参考图1所述的结晶基于非晶半导体的材料薄膜区域的方法。
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