【手続補正書】
【提出日】平成17年8月10日(2005.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明における金属酸化物とは、金属種が、周期律表において水素を除く１族、２族、硼素をのぞく１３族、窒素と燐と砒素を除く１５族、Ｐｏおよび３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２族に属する各元素からなる酸化物である。
本発明の金属酸化物は導電性を有する。本発明の導電性とは、固有抵抗率が１０Ω／ｍ以下であることをいう。固有抵抗率の好ましい範囲は１Ω／ｍ以下である。本発明中の金属酸化物種は導電性を有してさえいればいずれであっても差しつかえない。また、金属酸化物中の金属数は１以上であればいずれであってもよい。本発明中の導電性を有する金属酸化物の具体例としては、チタン酸バリウム、ＳｒＴｉＯ3 、ＬｉＮｉＯ3 、ＩＴＯ（Ｉｎ2 Ｏ3 ／ＳｎＯ2 ）、ＫＴａＯ3、ＮｂＬｉＯ3 、ＺｎＯ中にＡｌがドーピングされているもの等が挙げられる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
［突起物を有する金属酸化物の作成方法］
この方法は、(1) 原材料である金属化合物を気体化及び／又は微粒子化する工程と、(2) 気体化及び／又は微粒子化された金属化合物を、所定圧力の空気が存在する空間に設置された基板の面に向かわせる工程と、(3) この金属化合物を空気中の酸素または水と反応させて、突起物を有する金属酸化物を基板上にエピタキシャル成長させる工程とで構成される。
原材料である金属化合物としては、空気中の酸素または水と反応して目的とする金属酸化物が形成されるものを使用する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
この中でも、アセチルアセトンを配位子として有する錯体およびアルコキシド類がより好ましく用いられる。
(1) の工程が金属化合物を微粒子化する工程である場合には、(1) の工程では、金属化合を蒸気圧が十分高くなる温度に加熱して気体化した後、得られた金属化合物の蒸気を冷却するか、金属化合物を液状で噴霧するか、金属化合物を固体の状体ですりつぶすことを行う。
(1) の工程では、系内に、酸素や水を存在させないか、その存在量を極めて少なくしておくことが好ましい。このようにしないと、(1) の工程で金属化合物と酸素または水との反応が生じ、配管につまりが生じたり、所望の形態の金属酸化物が基板上に形成されないおそれがある。ただし、使用する金属化合物の酸素および水との反応速度が極めて遅い場合には、(1) の工程で系内に酸素や水を共存させてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
(2) の工程では、金属化合物の気体及び／又は微粒子のみをそのまま基板面に向かわせてもよいし、キャリアガスを用いて金属化合物の気体及び／又は微粒子を積極的に移動させ、キャリアガスとの混合状体でノズルから基板面に吹き付けてもよい。この場合のキャリアガスの流量は、(1) の工程の温度や基板を設置する空間の雰囲気によってその最適値が異なる。
基板の設置空間が室温、常圧雰囲気である場合には、キャリアガスの流量を、空間体積値が２０／分以下になるようにすることが好ましく、５／分以下となるようにすることがさらに好ましい。ここで、空間体積値とは、キャリアガスの流量Ｒ（１分あたりの体積）と、(1) の工程で金属化合物を気体化及び／又は微粒子化させる加熱槽（キャリアガスが導入される空間）の体積Ｖとの比（Ｒ／Ｖ）に相当する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
キャリアガスは、原材料の金属化合物と反応しないものであれば特に限定されない。具体例として、窒素ガスやヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活性ガス、炭酸ガス、有機弗素ガス、あるいはヘプタン、ヘキサン等の有機物質等が挙げられる。これらのうちで、安全性、経済性の上から不活性ガスが好ましい。特に窒素ガスが経済性の面より好ましい。
キャリアガスを用いて、金属化合物をノズルから基板面に吹き付ける方法を採用する場合は、ノズルの吹き出し口と基板面との距離を所定範囲内とすることが好ましい。この範囲は、吹き出し口の開口部の長軸（断面が長方形である場合には長辺の長さ、正方形である場合には１辺の長さ）をＬ、吹き出し口と基板面との距離をＫとしたときに、その比（Ｋ／Ｌ）が０．０１以上１以下となるようにすることが好ましく、０．０５以上０．７以下となるようにすることがより好ましく、０．１以上０．５以下となるようにすることがさらに好ましい。この比（Ｋ／Ｌ）が１を超えると、(3) の工程で金属化合物が金属酸化物に変換される効率が低くなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
基板の設置空間の雰囲気は、減圧下、常圧下、あるいは加圧下のいずれでもよい。しかしながら、高度な減圧下、例えば超真空下であると、酸化物単結晶の成長速度が遅く、生産性に劣るため好ましくない。加圧下で実施する場合、酸化物単結晶の成長速度に関しては問題ないが、加圧するための設備が必要となって好ましくない。従って、基板の設置空間の雰囲気は、０．００１〜２０ａｔｍとすることが好ましく、０．１〜１０ａｔｍとすることがより好ましく、常圧とすることが最も好ましい。
(3) の工程で使用する基板をなす材料としては、例えば、酸化アルミニウムのような金属酸化物の単結晶、半導体の単結晶、セラミック、シリコンを含む金属、ガラス、プラスチックが挙げられる。ガラス板やプラスチック板を使用する際は、表面が配向処理されているものが好ましい。これらの中で好ましく用いられる基板材料は、シリコンを含む金属、金属酸化物、およびＺｎＴｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体結晶である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
基板は、一種類以上の単結晶からなるものであっても、多結晶からなるものであってもよい。非晶部と結晶部を同時に有する一種類以上の半結晶性物質からなるものであってもよい。しかしながら、一種類の単結晶からなるものが最も好ましい。
この場合、基板の表面は単結晶の特定の面になっていることが好ましい。具体的には、例えば、基板面上にエピタキシャル成長させる金属酸化物がアルミニウムでドープした酸化亜鉛であって、基板がシリコン単結晶である場合には基板表面の結晶面を（１１１）面とすることが、基板が酸化アルミニウム単結晶である場合には基板表面の単結晶面を（０００１）面とすることが、基板がＳｒＴｉＯ3 単結晶である場合には基板表面の結晶面を（００１）面とすることが好ましい。
(3) の工程で基板面上に形成される金属酸化物の状態は、主に、基板温度と原材料である金属化合物の過飽和度によって決定される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
この電子放出素子は、以下のようにして作製される。
まず、以下のようにして剣山状部材を得る。この剣山状部材は、基板１１と多数の針状体１２とからなり、基板１１の一方の面から多数の針状体１２が垂直に延びている。また、隣り合う針状体１２が接触していないため、隣り合う針状体１２どうしに隙間がある。基板１１はＡｌ2 Ｏ3 単結晶板からなり、針状体１２はＡｌでドープした酸化亜鉛からなる。
この剣山状部材は、図２に示すような製造装置を用い、基板１１の一方の面に金属酸化物からなる針状体１２を、所定条件でエピタキシャル成長させることによって得られる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
【実施例１】
前記部材３の電子放出特性を以下のようにして測定した。
まず、前記と同じ条件で、Ａｌ2 Ｏ3 単結晶板からなる基板１１の上に、Ａｌでドープした酸化亜鉛からなる突起１２を形成することにより、剣山状部材を作製した。得られた剣山状部材の、基板１１面に対する突起１２の数は２００万本／ｍｍ2 （１００μｍ2 あたり２００本）であった。
次に、この剣山状部材を前記と同じ条件で９０分反応させて少なくとも炭素と水素と窒素を含んだ物質２を被覆したものを２個作製した。