(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、基板の一表面側に形成された導電性層と、導電性層の表面側に形成された酸化若しくは窒化した多孔質半導体層よりなるドリフト部およびドリフト部の周囲に形成された分離部を有する強電界ドリフト層と、強電界ドリフト層上に形成された表面電極とを備え、表面電極を導電性層に対して正極として電圧を印加したときにドリフト部に作用する電界により導電性層から注入された電子がドリフト部をドリフトし表面電極を通して放出されるようにし、ドリフト部における分離部との境界近傍の部分の電界強度をドリフト部の中央部の電界強度よりも小さくする電界緩和手段が設けられてなり、電界緩和手段は、ドリフト部における前記境界近傍の部分と導電性層との間で導電性層上に形成された絶縁膜よりなることを特徴とする電界放射型電子源。
【請求項２】
基板と、基板の一表面側に形成された導電性層と、導電性層の表面側に形成された酸化若しくは窒化した多孔質半導体層よりなるドリフト部およびドリフト部の周囲に形成された分離部を有する強電界ドリフト層と、強電界ドリフト層上に形成された表面電極とを備え、表面電極を導電性層に対して正極として電圧を印加したときにドリフト部に作用する電界により導電性層から注入された電子がドリフト部をドリフトし表面電極を通して放出されるようにし、ドリフト部における分離部との境界近傍の部分の電界強度をドリフト部の中央部の電界強度よりも小さくする電界緩和手段が設けられてなり、電界緩和手段は、ドリフト部における前記境界近傍の部分と導電性層との間に介在させた高抵抗の第１の半導体層と、ドリフト部の中央部と導電性層との間に介在させた低抵抗の第２の半導体層とからなることを特徴とする電界放射型電子源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界放射により電子線を放射するようにした電界放射型電子源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電界放射型電子源として、例えば米国特許３６６５２４１号などに開示されているいわゆるスピント（Spindt）型電極と呼ばれるものがある。このスピント型電極は、微小な三角錐状のエミッタチップを多数配置した基板と、エミッタチップの先端部を露出させる放射孔を有するとともにエミッタチップに対して絶縁された形で配置されたゲート層とを備え、真空中にてエミッタチップをゲート層に対して負極として高電圧を印加することにより、エミッタチップの先端から放射孔を通して電子線を放射するものである。
【０００３】
しかしながら、スピント型電極は、製造プロセスが複雑であるとともに、多数の三角錐状のエミッタチップを精度良く構成することが難しく、例えば平面発光装置やディスプレイなどへ応用する場合に大面積化が難しいという問題があった。また、スピント型電極は、電界がエミッタチップの先端に集中するので、エミッタチップの先端の周りの真空度が低くて残留ガスが存在するような場合、放射された電子によって残留ガスがプラスイオンにイオン化され、プラスイオンがエミッタチップの先端に衝突するから、エミッタチップの先端がダメージ（例えば、イオン衝撃による損傷）を受け、放射される電子の電流密度や効率などが不安定になったり、エミッタチップの寿命が短くなってしまうという問題が生じる。したがって、スピント型電極では、この種の問題の発生を防ぐために、高真空（約１０-5Ｐａ〜約１０-6Ｐａ）で使用する必要があり、コストが高くなるとともに、取扱いが面倒になるという不具合があった。
【０００４】
この種の不具合を改善するために、ＭＩＭ（Metal  Insulator  Metal)方式やＭＯＳ(Metal  Oxide  Semiconductor)型の電界放射型電子源が提案されている。前者は金属−絶縁膜−金属、後者は金属−酸化膜−半導体の積層構造を有する平面型の電界放射型電子源である。しかしながら、このタイプの電界放射型電子源において電子の放射効率を高めるためには（多くの電子を放射させるためには）、上記絶縁膜や上記酸化膜の膜厚を薄くする必要があるが、上記絶縁膜や上記酸化膜の膜厚を薄くしすぎると、上記積層構造の上下の電極間に電圧を印加した時に絶縁破壊を起こす恐れがあり、このような絶縁破壊を防止するためには上記絶縁膜や上記酸化膜の膜厚の薄膜化に制約があるので、電子の放出効率（引き出し効率）をあまり高くできないという不具合があった。
【０００５】
また、近年では、特開平８−２５０７６６号公報に開示されているように、シリコン基板などの単結晶の半導体基板を用い、その半導体基板の一表面を陽極酸化することにより多孔質半導体層（ポーラスシリコン層）を形成して、その多孔質半導体層上に金属薄膜を形成し、半導体基板と金属薄膜との間に電圧を印加して電子を放射させるように構成した電界放射型電子源（半導体冷電子放出素子）が提案されている。
【０００６】
しかしながら、上述の特開平８−２５０７６６号公報に記載の電界放射型電子源では、基板が半導体基板に限られるので、大面積化やコストダウン化が難しいという不具合がある。また、特開平８−２５０７６６号公報に記載の電界放射型電子源では電子放出時にいわゆるポッピング現象が生じやすく、電子放出量にむらが起こりやすいので、平面発光装置やディスプレイなどに応用すると、発光むらができてしまうという不具合がある。
【０００７】
そこで、本願発明者らは、特願平１０−２７２３４０号、特願平１０−２７２３４２号において、多孔質多結晶半導体層（例えば、多孔質化された多結晶シリコン層）を急速熱酸化（ＲＴＯ）技術によって急速熱酸化することによって、導電性基板と金属薄膜（表面電極）との間に介在し導電性基板から注入された電子がドリフトする強電界ドリフト層を形成した電界放射型電子源を提案した。この電界放射型電子源１０’は、例えば、図９に示すように、導電性基板たるｎ形シリコン基板１の主表面（一表面）側に酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなる強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に金属薄膜よりなる表面電極７が形成され、ｎ形シリコン基板１の裏面にオーミック電極２が形成されている。
【０００８】
図９に示す構成の電界放射型電子源１０’では、表面電極７を真空中に配置するとともに図１０に示すように表面電極７に対向してコレクタ電極１２を配置し、表面電極７をｎ形シリコン基板１（オーミック電極２）に対して正極として直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極１２を表面電極７に対して正極として直流電圧Ｖcを印加することにより、ｎ形シリコン基板１から注入された電子が強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放出される（なお、図１０中の一点鎖線は表面電極７を通して放出された電子ｅ-の流れを示す）。したがって、表面電極７としては、仕事関数の小さな材料を用いることが望ましい。ここにおいて、表面電極７とオーミック電極２との間に流れる電流をダイオード電流Ｉpsと称し、コレクタ電極１２と表面電極７との間に流れる電流を放出電子電流Ｉeと称し、ダイオード電流Ｉpsに対する放出電子電流Ｉeが大きい（Ｉe／Ｉpsが大きい）ほど電子放出効率が高くなる。なお、この電界放射型電子源１０’では、表面電極７とオーミック電極２との間に印加する直流電圧Ｖpsを１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放出させることができる。
【０００９】
この電界放射型電子源１０’では、電子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子放出効率で放出することができる。ここにおいて、強電界ドリフト層６は、図１１に示すように、少なくとも、導電性基板たるｎ形シリコン基板１の主表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダの微結晶シリコン層６３と、微結晶シリコン層６３の表面に形成され当該微結晶シリコン層６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。すなわち、強電界ドリフト層６は、各グレインの表面が多孔質化し各グレインの中心部分では結晶状態が維持されていると考えられる。したがって、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４を集中的に通り、注入された電子はシリコン酸化膜６４を通る強電界により加速され多結晶シリコンのグレイン５１間を表面に向かって図１１中の矢印Ａの向きへ（図１１中の上方向へ向かって）ドリフトするので、電子放出効率を向上させることができる。ここに、強電界ドリフト層６の表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。なお、表面電極７の膜厚は１０ｎｍないし１５ｎｍ程度に設定されている。
【００１０】
ところで、上記導電性基板としてｎ形シリコン基板１などの半導体基板の代わりに、ガラス基板などの絶縁性基板上に導電性層を形成したものを使用すれば、電子源の大面積化および低コスト化が可能になる。
【００１１】
図１２に、ガラス基板よりなる絶縁性基板１１と該絶縁性基板１１の一表面上に形成した導電性層８とで構成した導電性基板を用いた電界放射型電子源１０”を示す。すなわち、この電界放射型電子源１０”は、図１２に示すように、絶縁性基板１１の一表面上に金属薄膜（例えば、タングステン薄膜）よりなる導電性層８が形成され、導電性層８上に酸化若しくは窒化した多孔質多結晶シリコン層よりなる強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に金属薄膜（例えば、金薄膜）よりなる表面電極７が形成されている。ここに、強電界ドリフト層６は、導電性層８上にノンドープの多結晶シリコン層を堆積させた後に、該多結晶シリコン層を陽極酸化処理にて多孔質化し、さらに急速加熱法によって酸化若しくは窒化することにより形成されている。
【００１２】
この電界放射型電子源１０”では、表面電極７を真空中に配置するとともに図１３に示すように表面電極７に対向してコレクタ電極１２を配置し、表面電極７を導電性層８に対して正極として直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極１２を表面電極７に対して正極として直流電圧Ｖcを印加することにより、導電性層８から注入された電子が強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放出される（なお、図１３中の一点鎖線は表面電極７を通して放出された電子ｅ-の流れを示す）。ここにおいて、表面電極７と導電性層８との間に流れる電流をダイオード電流Ｉpsと称し、コレクタ電極１２と表面電極７との間に流れる電流を放出電子電流Ｉeと称し、ダイオード電流Ｉpsに対する放出電子電流Ｉeが大きい（Ｉe／Ｉpsが大きい）ほど電子放出効率が高くなる。なお、この電界放射型電子源１０”では、表面電極７と導電性層８との間に印加する直流電圧Ｖpsを１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放出させることができる。
【００１３】
また、図１２に示した電界放射型電子源１０”をディスプレイの電子源とし応用する場合には、例えば図１４に示す構成を採用すればよい。
【００１４】
図１４に示すディスプレイは、電界放射型電子源１０に対向してガラス基板１４を配設し、ガラス基板１４における電界放射型電子源１０との対向面にコレクタ電極１２および蛍光体層１５を設けてある。ここに、蛍光体層１５はコレクタ電極１２の表面に塗布されており、電界放射型電子源１０から放射される電子により可視光を発光する。また、ガラス基板１４は図示しないスペーサによって電界放射型電子源１０と離間させてあり、ガラス基板１４と電界放射型電子源１０との間に形成される気密空間を真空にしてある。
【００１５】
図１４に示した電界放射型電子源１０は、ガラス基板よりなる絶縁性基板１１と、絶縁性基板１１の一表面上に列設された複数の導電性層８と、導電性層８にそれぞれ重なる形で形成された複数の酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなるドリフト部６ａおよびドリフト部６ａの間を埋める多結晶シリコン層よりなる分離部６ｂを有する強電界ドリフト層６と、強電界ドリフト層６の上でドリフト部６ａおよび分離部６ｂに跨って導電性層８に交差する方向に列設された複数の表面電極７とを備えている。
【００１６】
この電界放射型電子源１０では、絶縁性基板１１の一表面上に列設された複数の導電性層８と、強電界ドリフト層６上に列設された複数の表面電極７との間に強電界ドリフト層６のドリフト部６ａが挟まれているから、表面電極７と導電性層８との組を適宜選択して選択した組間に電圧を印加することにより、選択された表面電極７と導電性層８との交点に相当する部位のドリフト部６ａにのみ強電界が作用して電子が放出される。つまり、表面電極７と導電性層８とからなる格子の格子点に電子源を配置したことに相当し、電圧を印加する表面電極７と導電性層８との組を選択することによって所望の格子点から電子を放出させることが可能になる。なお、表面電極７と導電性層８との間に印加する電圧は１０〜２０Ｖ程度になっている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１４に示した電界放射型電子源１０のようにドリフト部６ａがパターニングされたものでは、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度がドリフト部６ａの中央部の電界強度に比べて大きくなって、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分での単位面積当たりの放出電子量がドリフト部６ａの中央部での単位面積当たりの放出電子量よりも多くなってしまい、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分を通して電子が過剰に放出されてしまうという不具合があった。また、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度よりも大きいので、上記境界近傍の部分でドリフト部６ａの絶縁破壊が生じ（ドリフト部６ａが劣化し）、導電性層８と表面電極７との間に局所的に過大な電流が流れたり、この過大な電流が流れることによってドリフト部６ａや導電性薄膜よりなる表面電極７、導電性層８が局部的に発熱し、表面電極７の劣化やドリフト部６ａの劣化度合の拡大が生じるなどの不具合があった。なお、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度がドリフト部６ａの中央部の電界強度よりも大きくなる原因としては、ドリフト部６ａの厚さや多孔質度、酸化若しくは窒化の程度がドリフト部６ａの中央部と境界近傍の部分とで異なることが考えられる。
【００１８】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、電子の過剰な放出を防止できる電界放射型電子源を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１，２の発明は、上記目的を達成するために、基板と、基板の一表面側に形成された導電性層と、導電性層の表面側に形成された酸化若しくは窒化した多孔質半導体層よりなるドリフト部およびドリフト部の周囲に形成された分離部を有する強電界ドリフト層と、強電界ドリフト層上に形成された表面電極とを備え、表面電極を導電性層に対して正極として電圧を印加したときにドリフト部に作用する電界により導電性層から注入された電子がドリフト部をドリフトし表面電極を通して放出されるようにし、ドリフト部における分離部との境界近傍の部分の電界強度をドリフト部の中央部の電界強度よりも小さくする電界緩和手段が設けられてなることを特徴とするものであり、ドリフト部における分離部との境界近傍の部分の電界強度をドリフト部の中央部の電界強度よりも小さくする電界緩和手段が設けられていることにより、ドリフト部における境界近傍の部分の電界強度が中央部の電界強度よりも小さくなってドリフト部をドリフトする電子は大部分がドリフト部の中央部を通ることになり、電子の過剰な放出を防止することができる。しかも、ドリフト部における境界近傍の部分の電界強度が中央部の電界強度よりも小さくなることによって、ドリフト部における境界近傍の部分の絶縁破壊を防止することができ、導電性層と表面電極との間に局所的に過大な電流が流れるのを防ぐことができる。
【００２１】
また、請求項１の発明は、電界緩和手段が、ドリフト部における前記境界近傍の部分と導電性層との間で導電性層上に形成された絶縁膜よりなるので、表面電極と導電性層とを複数個ずつ備え且つこれら複数の表面電極と複数の導電性層とを交差する方向に配設したマトリクス構造を採用する場合にクロストークの発生を防止することができる。
【００２２】
また、請求項２の発明は、電界緩和手段が、ドリフト部における前記境界近傍の部分と導電性層との間に介在させた高抵抗の第１の半導体層と、ドリフト部の中央部と導電性層との間に介在させた低抵抗の第２の半導体層とからなるので、表面電極および導電性層それぞれのパターンの制約をなくすことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（参考例１）
本参考例の電界放射型電子源１０の基本構成は図１２に示した従来構成と略同じであって、図１に示すように、絶縁性基板１１の一表面上に金属薄膜（例えば、タングステン薄膜）よりなる導電性層８が形成され、導電性層８上に酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなるドリフト部６ａおよびドリフト部６ａの周囲に形成された多結晶シリコン層よりなる分離部６ｂを有する強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に金属薄膜（例えば、金薄膜）よりなる表面電極７が形成されている。ここに、強電界ドリフト層６は、導電性層８が形成された絶縁性基板１１の上記一表面側の全面にノンドープの多結晶シリコン層を堆積させた後に、当該多結晶シリコン層のうちドリフト部６ａに対応した部位を陽極酸化処理にて多孔質化し（以下、この多孔質化された部分を多孔質多結晶シリコン層と称す）、多孔質多結晶シリコン層を例えば急速加熱法によって酸化することにより形成されている。ここに、導電性層８の厚さを２００ｎｍ、強電界ドリフト層６の厚さを１．５μｍ、ドリフト部６ａの厚さを１．０μｍ、表面電極７の膜厚を１５ｎｍにそれぞれ設定してあるが、これらの数値はそれぞれ一例であって特に限定するものではない。なお、本参考例では絶縁性基板１１が基板を構成している。
【００２６】
本参考例の電界放射型電子源１０における強電界ドリフト層６では、ドリフト部６ａの形成にあたって、上述のノンドープの多結晶シリコン層を表面から深さ方向に多孔質化し導電性層８に達しないように途中で多孔質化を停止しているので、当該多結晶シリコン層の一部からなる半導体層３がドリフト部６ａと導電性層８との間に介在しているが、上述のノンドープの多結晶シリコン層を表面から深さ方向において導電性層８に達するまで多孔質化することで半導体層３を介在させずに導電性層８上にドリフト部６ａを形成してもよい。
【００２７】
本参考例の電界放射型電子源１０の基本動作は図１２に示した従来構成と略同じであって、図１２に示した従来構成と同様、表面電極７を真空中に配置するとともに図１３に示すように表面電極７に対向してコレクタ電極１２を配置し、表面電極７を導電性層８に対して正極として直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極１２を表面電極７に対して正極として直流電圧Ｖcを印加することにより、ドリフト部６ａに作用する電界により導電性層８から注入された電子が強電界ドリフト層６のドリフト部６ａをドリフトし表面電極７を通して放出される。なお、本参考例におけるドリフト部６ａは、上述の図９に示した電界放射型電子源１０’における強電界ドリフト層６と同様の構造を有しいると考えられ、図１１に示すように、少なくとも、導電性層８の表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダの微結晶シリコン層６３と、微結晶シリコン層６３の表面に形成され当該微結晶シリコン層６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。すなわち、ドリフト部６ａは、各グレインの表面が多孔質化し各グレインの中心部分では結晶状態が維持されていると考えられる。したがって、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４を集中的に通り、注入された電子はシリコン酸化膜６４を通る強電界により加速され多結晶シリコンのグレイン５１間を表面に向かって図１１中の矢印Ａの向きへ（図１１中の上方向へ向かって）ドリフトするので、電子放出効率を向上させることができる。ここに、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａの表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【００２８】
なお、本参考例では、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを酸化した多孔質多結晶シリコン層により形成しているが、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層により形成してもよく、多孔質多結晶シリコン層以外の多孔質半導体層を酸化若しくは窒化したものでもよい。強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層とした場合には図１１にて説明した各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜となる。
【００２９】
ところで、本参考例の電界放射型電子源１０においては、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と表面電極７との間にシリコン酸化膜よりなる絶縁膜１６を介在させている点に特徴がある。すなわち、ドリフト部６ａは中央部においては表面電極７が積層されているが、分離部６ｂとの境界近傍の部分においては絶縁膜１６が積層されている。なお、本参考例では、絶縁膜１６をシリコン酸化膜により構成しているが、シリコン酸化膜に限らず、例えばシリコン窒化膜により構成してもよい。
【００３０】
しかして、本参考例の電界放射型電子源では、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と表面電極７との間に絶縁膜１６を介在させていることにより、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度がドリフト部６ａの中央部の電界強度に比べて十分に小さくなるので、ドリフト部６ａをドリフトする電子の大部分がドリフト部６ａの中央部を通ることになり、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分を通る電子の過剰な放出を防止することができる。しかも、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の電界強度が中央部の電界強度よりも小さくなることによって、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の絶縁破壊を防止することができ、導電性層８と表面電極７との間に局所的に過大な電流が流れるのを防ぐことができる。また、本参考例の電界放射型電子源１０では、図９に示した従来構成の電界放射型電子源１０’と同様に、電子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子放出効率で放出することができる。
【００３１】
なお、本参考例では、絶縁膜１６が、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度をドリフト部６ａの中央部の電界強度よりも小さくする電界緩和手段を構成している。要するに、上記電界緩和手段がドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と表面電極７との間に介在させた絶縁膜１６よりなるので、表面電極７と導電性層８とを複数個ずつ備え且つこれら複数の表面電極７と複数の導電性層８とを交差する方向に配設したマトリクス構造を採用する場合に、隣り合う表面電極７の間を絶縁膜１６により絶縁することができる。
【００３２】
（実施形態１）
本実施形態の電界放射型電子源１０の基本構成は図１２に示した従来構成と略同じであって、図２に示すように、絶縁性基板１１の一表面上に金属薄膜（例えば、タングステン薄膜）よりなる導電性層８が形成され、導電性層８上に所定形状にパターニングされたシリコン酸化膜よりなる絶縁膜１７が形成され、導電性層８および絶縁膜１７が形成された絶縁性基板１１の上記一表面側に酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなるドリフト部６ａおよびドリフト部６ａの周囲に形成された多結晶シリコン層よりなる分離部６ｂを有する強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に金属薄膜（例えば、金薄膜）よりなる表面電極７が形成されている。ここに、強電界ドリフト層６は、導電性層８および絶縁膜１７が形成された絶縁性基板１１の上記一表面側の全面にノンドープの多結晶シリコン層を堆積させた後に、当該多結晶シリコン層のうちドリフト部６ａに対応した部位を陽極酸化処理にて多孔質化し（以下、この多孔質化された部分を多孔質多結晶シリコン層と称す）、多孔質多結晶シリコン層を例えば急速加熱法によって酸化することにより形成されている。ここに、導電性層８の厚さを２００ｎｍ、強電界ドリフト層６の厚さを１．５μｍ、ドリフト部６ａの厚さを１．０μｍ、表面電極７の膜厚を１５ｎｍにそれぞれ設定してあるが、これらの数値はそれぞれ一例であって特に限定するものではない。なお、本実施形態では絶縁性基板１１が基板を構成している。
【００３３】
本実施形態の電界放射型電子源１０における強電界ドリフト層６では、ドリフト部６ａの形成にあたって、上述のノンドープの多結晶シリコン層を表面から深さ方向に多孔質化し導電性層８に達しないように途中で多孔質化を停止しているので、当該多結晶シリコン層の一部からなる半導体層３がドリフト部６ａと導電性層８との間に介在しているが、上述のノンドープの多結晶シリコン層を表面から深さ方向において導電性層８に達するまで多孔質化することで半導体層３を介在させずに導電性層８上にドリフト部６ａを形成してもよい。
【００３４】
本実施形態の電界放射型電子源１０の基本動作は図１２に示した従来構成と略同じであって、図１２に示した従来構成と同様、表面電極７を真空中に配置するとともに図１３に示すように表面電極７に対向してコレクタ電極１２を配置し、表面電極７を導電性層８に対して正極として直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極１２を表面電極７に対して正極として直流電圧Ｖcを印加することにより、ドリフト部６ａに作用する電界により導電性層８から注入された電子が強電界ドリフト層６のドリフト部６ａをドリフトし表面電極７を通して放出される。なお、本実施形態におけるドリフト部６ａは、上述の図９に示した電界放射型電子源１０’における強電界ドリフト層６と同様の構造を有しいると考えられ、図１１に示すように、少なくとも、導電性層８の表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダの微結晶シリコン層６３と、微結晶シリコン層６３の表面に形成され当該微結晶シリコン層６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。すなわち、ドリフト部６ａは、各グレインの表面が多孔質化し各グレインの中心部分では結晶状態が維持されていると考えられる。したがって、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４を集中的に通り、注入された電子はシリコン酸化膜６４を通る強電界により加速され多結晶シリコンのグレイン５１間を表面に向かって図１１中の矢印Ａの向きへ（図１１中の上方向へ向かって）ドリフトするので、電子放出効率を向上させることができる。ここに、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａの表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【００３５】
なお、本実施形態では、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを酸化した多孔質多結晶シリコン層により形成しているが、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層により形成してもよく、多孔質多結晶シリコン層以外の多孔質半導体層を酸化若しくは窒化したものでもよい。強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層とした場合には図１１にて説明した各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜となる。
【００３６】
ところで、本実施形態の電界放射型電子源１０においては、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と導電性層８との間で導電性層８上に絶縁膜１７が形成されている点に特徴がある。すなわち、ドリフト部６ａは中央部においては導電性層８との間に半導体層３しか介在していないが、分離部６ｂとの境界近傍の部分においては半導体層３と絶縁膜１７とが介在している。なお、本実施形態では、絶縁膜１７をシリコン酸化膜により構成しているが、シリコン酸化膜に限らず、例えばシリコン窒化膜により構成してもよい。
【００３７】
しかして、本実施形態の電界放射型電子源では、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と導電性層８との間で導電性層８上に絶縁膜１７を設けていることにより、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度がドリフト部６ａの中央部の電界強度に比べて十分に小さくなるので、ドリフト部６ａをドリフトする電子の大部分がドリフト部６ａの中央部を通ることになり、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分を通る電子の過剰な放出を防止することができる。しかも、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の電界強度が中央部の電界強度よりも小さくなることによって、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の絶縁破壊を防止することができ、導電性層８と表面電極７との間に局所的に過大な電流が流れるのを防ぐことができる。また、本実施形態の電界放射型電子源１０では、図９に示した従来構成の電界放射型電子源１０’と同様に、電子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子放出効率で放出することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、絶縁膜１７が、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度をドリフト部６ａの中央部の電界強度よりも小さくする電界緩和手段を構成している。要するに、上記電界緩和手段がドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と導電性層８との間で導電性層８上に設けた絶縁膜１７よりなるので、表面電極７と導電性層８とを複数個ずつ備え且つこれら複数の表面電極７と複数の導電性層８とを交差する方向に配設したマトリクス構造を採用する場合に、クロストークの発生を防止することができる。
【００３９】
（実施形態２）
本実施形態の電界放射型電子源１０の基本構成は図１２に示した従来構成と略同じであって、図３に示すように、絶縁性基板１１の一表面上に金属薄膜（例えば、タングステン薄膜）よりなる導電性層８が形成され、導電性層８が形成された絶縁性基板１１の上記一表面側に酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなるドリフト部６ａおよびドリフト部６ａの周囲に形成された多結晶シリコン層よりなる分離部６ｂを有する強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に金属薄膜（例えば、金薄膜）よりなる表面電極７が形成されている。ここに、強電界ドリフト層６は、絶縁性基板１１の上記一表面側にノンドープの多結晶シリコン層を堆積させた後に、当該多結晶シリコン層のうちドリフト部６ａに対応した部位を陽極酸化処理にて多孔質化し（以下、この多孔質化された部分を多孔質多結晶シリコン層と称す）、多孔質多結晶シリコン層を例えば急速加熱法によって酸化することにより形成されている。ここに、導電性層８の厚さを２００ｎｍ、強電界ドリフト層６の厚さを１．５μｍ、ドリフト部６ａの厚さを１．０μｍ、表面電極７の膜厚を１５ｎｍにそれぞれ設定してあるが、これらの数値はそれぞれ一例であって特に限定するものではない。なお、本実施形態では絶縁性基板１１が基板を構成している。
【００４０】
本実施形態の電界放射型電子源１０の基本動作は図１２に示した従来構成と略同じであって、図１２に示した従来構成と同様、表面電極７を真空中に配置するとともに図１３に示すように表面電極７に対向してコレクタ電極１２を配置し、表面電極７を導電性層８に対して正極として直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極１２を表面電極７に対して正極として直流電圧Ｖcを印加することにより、ドリフト部６ａに作用する電界により導電性層８から注入された電子が強電界ドリフト層６のドリフト部６ａをドリフトし表面電極７を通して放出される。なお、本実施形態におけるドリフト部６ａは、上述の図９に示した電界放射型電子源１０’における強電界ドリフト層６と同様の構造を有しいると考えられ、図１１に示すように、少なくとも、導電性層８の表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダの微結晶シリコン層６３と、微結晶シリコン層６３の表面に形成され当該微結晶シリコン層６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。すなわち、ドリフト部６ａは、各グレインの表面が多孔質化し各グレインの中心部分では結晶状態が維持されていると考えられる。したがって、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４を集中的に通り、注入された電子はシリコン酸化膜６４を通る強電界により加速され多結晶シリコンのグレイン５１間を表面に向かって図１１中の矢印Ａの向きへ（図１１中の上方向へ向かって）ドリフトするので、電子放出効率を向上させることができる。ここに、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａの表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【００４１】
なお、本実施形態では、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを酸化した多孔質多結晶シリコン層により形成しているが、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層により形成してもよく、多孔質多結晶シリコン層以外の多孔質半導体層を酸化若しくは窒化したものでもよい。強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層とした場合には図１１にて説明した各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜となる。
【００４２】
ところで、本実施形態の電界放射型電子源１０においては、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と導電性層８との間に高抵抗の第１の半導体層２３ｂを介在させ、ドリフト部６ａにおける中央部と導電性層８との間に低抵抗の第２の半導体層２３ａを介在させている点に特徴がある。ここにおいて、第２の半導体層２３ａは第１の半導体層２３ｂに比べて抵抗が十分に小さくなるように不純物をドーピングしてある。なお、この不純物のドーピングに際してはイオンインプラテーション技術や拡散技術などを利用すればよい。
【００４３】
しかして、本実施形態の電界放射型電子源では、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と導電性層８との間に第１の半導体層２３ｂを介在させ、ドリフト部６ａの中央部と導電性層８との間に第１の半導体層２３ｂに比べて抵抗が十分に小さな第２の半導体層２３ａを介在させてあることにより、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度がドリフト部６ａの中央部の電界強度に比べて十分に小さくなるので、ドリフト部６ａをドリフトする電子の大部分がドリフト部６ａの中央部を通ることになり、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分を通る電子の過剰な放出を防止することができる。しかも、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の電界強度が中央部の電界強度よりも小さくなることによって、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の絶縁破壊を防止することができ、導電性層８と表面電極７との間に局所的に過大な電流が流れるのを防ぐことができる。また、本実施形態の電界放射型電子源１０では、図９に示した従来構成の電界放射型電子源１０’と同様に、電子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子放出効率で放出することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、第１の半導体層２３ｂと第２の半導体層２３ａとが、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度をドリフト部６ａの中央部の電界強度よりも小さくする電界緩和手段を構成している。要するに、上記電界緩和手段がドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と導電性層８との間に介在させた高抵抗の第１の半導体層２３ｂと、ドリフト部６ａにおける中央部と導電性層８との間に介在させた低抵抗の第２の半導体層２３ａとからなるので、表面電極７および導電性層８それぞれのパターンの制約をなくすことができる。
【００４５】
（参考例２）
本参考例の電界放射型電子源１０の基本構成は図１２に示した従来構成と略同じであって、図４に示すように、絶縁性基板１１の一表面上に金属薄膜（例えば、タングステン薄膜）よりなる導電性層８が形成され、導電性層８上に酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなるドリフト部６ａおよびドリフト部６ａの周囲に形成された多結晶シリコン層よりなる分離部６ｂを有する強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に金属薄膜（例えば、金薄膜）よりなる表面電極７が形成されている。ここに、強電界ドリフト層６は、導電性層８が形成された絶縁性基板１１の上記一表面側の全面にノンドープの多結晶シリコン層を堆積させた後に、当該多結晶シリコン層のうちドリフト部６ａに対応した部位を陽極酸化処理にて多孔質化し（以下、この多孔質化された部分を多孔質多結晶シリコン層と称す）、多孔質多結晶シリコン層を例えば急速加熱法によって酸化することにより形成されている。ここに、導電性層８の厚さを２００ｎｍ、強電界ドリフト層６の厚さを１．５μｍ、ドリフト部６ａの厚さを１．０μｍ、表面電極７の膜厚を１５ｎｍにそれぞれ設定してあるが、これらの数値はそれぞれ一例であって特に限定するものではない。なお、本参考例では絶縁性基板１１が基板を構成している。
【００４６】
本参考例の電界放射型電子源１０における強電界ドリフト層６では、ドリフト部６ａの形成にあたって、上述のノンドープの多結晶シリコン層を表面から深さ方向に多孔質化し導電性層８に達しないように途中で多孔質化を停止しているので、当該多結晶シリコン層の一部からなる半導体層３がドリフト部６ａと導電性層８との間に介在しているが、上述のノンドープの多結晶シリコン層を表面から深さ方向において導電性層８に達するまで多孔質化することで半導体層３を介在させずに導電性層８上にドリフト部６ａを形成してもよい。
【００４７】
本参考例の電界放射型電子源１０の基本動作は図１２に示した従来構成と略同じであって、図１２に示した従来構成と同様、表面電極７を真空中に配置するとともに図１３に示すように表面電極７に対向してコレクタ電極１２を配置し、表面電極７を導電性層８に対して正極として直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極１２を表面電極７に対して正極として直流電圧Ｖcを印加することにより、ドリフト部６ａに作用する電界により導電性層８から注入された電子が強電界ドリフト層６のドリフト部６ａをドリフトし表面電極７を通して放出される。なお、本参考例におけるドリフト部６ａは、上述の図９に示した電界放射型電子源１０’における強電界ドリフト層６と同様の構造を有しいると考えられ、図１１に示すように、少なくとも、導電性層８の表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダの微結晶シリコン層６３と、微結晶シリコン層６３の表面に形成され当該微結晶シリコン層６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。すなわち、ドリフト部６ａは、各グレインの表面が多孔質化し各グレインの中心部分では結晶状態が維持されていると考えられる。したがって、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４を集中的に通り、注入された電子はシリコン酸化膜６４を通る強電界により加速され多結晶シリコンのグレイン５１間を表面に向かって図１１中の矢印Ａの向きへ（図１１中の上方向へ向かって）ドリフトするので、電子放出効率を向上させることができる。ここに、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａの表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【００４８】
なお、本参考例では、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを酸化した多孔質多結晶シリコン層により形成しているが、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層により形成してもよく、多孔質多結晶シリコン層以外の多孔質半導体層を酸化若しくは窒化したものでもよい。強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層とした場合には図１１にて説明した各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜となる。
【００４９】
ところで、本参考例の電界放射型電子源１０においては、表面電極７が、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分に重なる領域に切欠部７ａが形成されている点に特徴がある。すなわち、ドリフト部６ａは中央部においては表面電極７が積層されているが、分離部６ｂとの境界近傍の部分においては表面電極７が存在しないようになっている。要するに、図４の左右方向については表面電極７の幅をドリフト部６ａの幅よりも小さくし且つ表面電極７の両端がドリフト部６ａの両端よりも内側に位置している。
【００５０】
しかして、本参考例の電界放射型電子源では、表面電極７においてドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分に重なる領域に切欠部７ａが形成されていることにより、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度がドリフト部６ａの中央部の電界強度に比べて十分に小さくなるので、ドリフト部６ａをドリフトする電子の大部分がドリフト部６ａの中央部を通ることになり、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分を通る電子の過剰な放出を防止することができる。しかも、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の電界強度が中央部の電界強度よりも小さくなることによって、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の絶縁破壊を防止することができ、導電性層８と表面電極７との間に局所的に過大な電流が流れるのを防ぐことができる。また、本参考例の電界放射型電子源１０では、図９に示した従来構成の電界放射型電子源１０’と同様に、電子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子放出効率で放出することができる。
【００５１】
なお、本参考例では、表面電極７の切欠部７ａが、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度をドリフト部６ａの中央部の電界強度よりも小さくする電界緩和手段を構成している。したがって、本参考例では、表面電極７のパターンを変更するだけ（つまり、表面電極７をパターニングするためのマスクを変更するだけ）で電子の過剰な放出を防止することができる。
【００５２】
（参考例３）
本参考例の電界放射型電子源１０の基本構成は図１２に示した従来構成と略同じであって、図５に示すように、絶縁性基板１１の一表面上に所定形状にパターニングされた金属薄膜（例えば、タングステン薄膜）よりなる導電性層８が形成され、導電性層８が形成された絶縁性基板１１の上記一表面側に酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなるドリフト部６ａおよびドリフト部６ａの周囲に形成された多結晶シリコン層よりなる分離部６ｂを有する強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に所定形状にパターニングされた金属薄膜（例えば、金薄膜）よりなる表面電極７が形成されている。ここに、強電界ドリフト層６は、導電性層８が形成された絶縁性基板１１の上記一表面側の全面にノンドープの多結晶シリコン層を堆積させた後に、当該多結晶シリコン層のうちドリフト部６ａに対応した部位を陽極酸化処理にて多孔質化し（以下、この多孔質化された部分を多孔質多結晶シリコン層と称す）、多孔質多結晶シリコン層を例えば急速加熱法によって酸化することにより形成されている。ここに、導電性層８の厚さを２００ｎｍ、強電界ドリフト層６の厚さを１．５μｍ、ドリフト部６ａの厚さを１．０μｍ、表面電極７の膜厚を１５ｎｍにそれぞれ設定してあるが、これらの数値はそれぞれ一例であって特に限定するものではない。なお、本参考例では絶縁性基板１１が基板を構成している。
【００５３】
本参考例の電界放射型電子源１０における強電界ドリフト層６では、ドリフト部６ａの形成にあたって、上述のノンドープの多結晶シリコン層を表面から深さ方向に多孔質化し導電性層８に達しないように途中で多孔質化を停止しているので、当該多結晶シリコン層の一部からなる半導体層３がドリフト部６ａと導電性層８との間に介在しているが、上述のノンドープの多結晶シリコン層を表面から深さ方向において導電性層８に達するまで多孔質化することで半導体層３を介在させずに導電性層８上にドリフト部６ａを形成してもよい。
【００５４】
本参考例の電界放射型電子源１０の基本動作は図１２に示した従来構成と略同じであって、図１２に示した従来構成と同様、表面電極７を真空中に配置するとともに図１３に示すように表面電極７に対向してコレクタ電極１２を配置し、表面電極７を導電性層８に対して正極として直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極１２を表面電極７に対して正極として直流電圧Ｖcを印加することにより、ドリフト部６ａに作用する電界により導電性層８から注入された電子が強電界ドリフト層６のドリフト部６ａをドリフトし表面電極７を通して放出される。なお、本参考例におけるドリフト部６ａは、上述の図９に示した電界放射型電子源１０’における強電界ドリフト層６と同様の構造を有しいると考えられ、図１１に示すように、少なくとも、導電性層８の表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダの微結晶シリコン層６３と、微結晶シリコン層６３の表面に形成され当該微結晶シリコン層６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。すなわち、ドリフト部６ａは、各グレインの表面が多孔質化し各グレインの中心部分では結晶状態が維持されていると考えられる。したがって、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４を集中的に通り、注入された電子はシリコン酸化膜６４を通る強電界により加速され多結晶シリコンのグレイン５１間を表面に向かって図１１中の矢印Ａの向きへ（図１１中の上方向へ向かって）ドリフトするので、電子放出効率を向上させることができる。ここに、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａの表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【００５５】
なお、本参考例では、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを酸化した多孔質多結晶シリコン層により形成しているが、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層により形成してもよく、多孔質多結晶シリコン層以外の多孔質半導体層を酸化若しくは窒化したものでもよい。強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層とした場合には図１１にて説明した各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜となる。
【００５６】
ところで、本参考例の電界放射型電子源１０においては、導電性層８において、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分に重なる領域に切欠部８ａが形成されている点に特徴がある。すなわち、導電性層８は、ドリフト部６ａの中央部に重なる部位には形成されているが、分離部６ｂとの境界近傍の部分においては切欠部８ａが形成されている。要するに、図５の左右方向については導電性層８の幅をドリフト部６ａの幅よりも小さくし且つ導電性層８の両端がドリフト部６ａの両端よりも内側に位置している。
【００５７】
しかして、本参考例の電界放射型電子源では、導電性層８においてドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分に重なる領域に切欠部８ａが形成されていることにより、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度がドリフト部６ａの中央部の電界強度に比べて十分に小さくなるので、ドリフト部６ａをドリフトする電子の大部分がドリフト部６ａの中央部を通ることになり、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分を通る電子の過剰な放出を防止することができる。しかも、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の電界強度が中央部の電界強度よりも小さくなることによって、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の絶縁破壊を防止することができ、導電性層８と表面電極７との間に局所的に過大な電流が流れるのを防ぐことができる。また、本参考例の電界放射型電子源１０では、図９に示した従来構成の電界放射型電子源１０’と同様に、電子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子放出効率で放出することができる。
【００５８】
なお、本参考例では、導電性層８の切欠部８ａが、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度をドリフト部６ａの中央部の電界強度よりも小さくする電界緩和手段を構成している。したがって、本参考例では、導電性層８のパターンを変更するだけ（つまり、導電性層８をパターニングするためのマスクを変更するだけ）で電子の過剰な放出を防止することができる。
【００５９】
（参考例４）
本参考例の電界放射型電子源１０の基本構成は図１４に示した従来構成と略同じであって、図６に示すように、ガラス基板よりなる絶縁性基板１１と、絶縁性基板１１の一表面上に列設された複数の導電性層（以下、下部電極と称す）８と、下部電極８にそれぞれ重なる形で形成された複数の酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなるドリフト部６ａおよびドリフト部６ａの間を埋める多結晶シリコン層よりなる分離部６ｂを有する強電界ドリフト層６と、強電界ドリフト層６の上でドリフト部６ａおよび分離部６ｂに跨って下部電極８に交差（直交）する方向に列設された複数の表面電極７とを備えている。ここにおいて、下部電極８はタングステン薄膜により構成し、表面電極７は金薄膜からなる導電性薄膜により構成している。また、下部電極８の膜厚は２００ｎｍ、表面電極７の膜厚は１５ｎｍにそれぞれ設定されているが、これらの膜厚は特に限定するものではない。また、強電界ドリフト層６の厚さは１．５μｍ、ドリフト部６ａの厚さは１．５μｍにそれぞれ設定してあるが、強電界ドリフト層６およびドリフト部６ａの厚さも特に限定するものではない。なお、本参考例では、絶縁性基板１１が基板を構成している。
【００６０】
本参考例の電界放射型電子源１０では、図１４に示した従来構成と同様、絶縁性基板１１の一表面上に列設された複数の下部電極８と、強電界ドリフト層６上に列設された複数の表面電極７との間に強電界ドリフト層６のドリフト部６ａが挟まれているから、表面電極７と下部電極８との組を適宜選択して選択した組間に電圧を印加することにより、選択された表面電極７と下部電極８との交点に相当する部位のドリフト部６ａにのみ強電界が作用して電子が放出される。つまり、表面電極７と下部電極８とからなる格子の格子点に電子源を配置したことに相当し、電圧を印加する表面電極７と下部電極８との組を選択することによって所望の格子点から電子を放出させることが可能になる。なお、表面電極７と下部電極８との間に印加する電圧は１０〜２０Ｖ程度になっている。ここにおいて、各表面電極７は、短冊状に形成され、長手方向の両端部上にそれぞれパッド２７が形成されている。また、各下部電極８も、短冊状に形成され、長手方向の両端部上にそれぞれパッド２８が形成されている。
【００６１】
本参考例におけるドリフト部６ａは、上述の図９に示した電界放射型電子源１０’における強電界ドリフト層６と同様の構造を有しいると考えられ、図１１に示すように、少なくとも、導電性層８の表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダの微結晶シリコン層６３と、微結晶シリコン層６３の表面に形成され当該微結晶シリコン層６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。すなわち、ドリフト部６ａは、各グレインの表面が多孔質化し各グレインの中心部分では結晶状態が維持されていると考えられる。したがって、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４を集中的に通り、注入された電子はシリコン酸化膜６４を通る強電界により加速され多結晶シリコンのグレイン５１間を表面に向かって図１１中の矢印Ａの向きへ（図１１中の上方向へ向かって）ドリフトするので、電子放出効率を向上させることができる。ここに、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａの表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【００６２】
なお、本参考例では、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを酸化した多孔質多結晶シリコン層により形成しているが、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層により形成してもよく、多孔質多結晶シリコン層以外の多孔質半導体層を酸化若しくは窒化したものでもよい。強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層とした場合には図１１にて説明した各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜となる。
【００６３】
ところで、本参考例の電界放射型電子源１０においては、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と表面電極７との間にシリコン酸化膜よりなる絶縁膜１６を介在させている点に特徴がある。すなわち、ドリフト部６ａは中央部においては表面電極７が積層されているが、分離部６ｂとの境界近傍の部分においては絶縁膜１６が積層されている。また、ドリフト部６ａの表面側には隣り合う表面電極７に跨ってシリコン酸化膜よりなる絶縁膜２６が形成されている。ここに、絶縁膜２６はドリフト部６ａの長手方向における両端部がそれぞれ各表面電極７の幅方向の一端部と重なっている。
【００６４】
なお、本参考例では、各絶縁膜１６，２６をシリコン酸化膜により構成しているが、シリコン酸化膜に限らず、例えばシリコン窒化膜により構成してもよい。
【００６５】
しかして、本参考例の電界放射型電子源１０では、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と表面電極７との間に絶縁膜１６を介在させていることにより、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度がドリフト部６ａの中央部の電界強度に比べて十分に小さくなるので、ドリフト部６ａをドリフトする電子の大部分がドリフト部６ａの中央部を通ることになり、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分を通る電子の過剰な放出を防止することができ、しかも、隣り合う表面電極７の間を絶縁膜１６により絶縁することができる。また、本参考例の電界放射型電子源１０におけるドリフト部６ａの表面側には隣り合う表面電極７に跨ってシリコン酸化膜よりなる絶縁膜２６が形成されているので、隣り合う表面電極７の間の部位を通して電子が放出されるのを防ぐことができるとともに、クロストークを防ぐことができる。さらに、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の電界強度が中央部の電界強度よりも小さくなることによって、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の絶縁破壊を防止することができ、導電性層８と表面電極７との間に局所的に過大な電流が流れるのを防ぐことができる。また、本参考例の電界放射型電子源１０では、図９に示した従来構成の電界放射型電子源１０’と同様に、電子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子放出効率で放出することができる。
【００６６】
なお、本参考例では、絶縁膜１６が、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度をドリフト部６ａの中央部の電界強度よりも小さくする電界緩和手段を構成している。
【００６７】
（実施形態３）
本実施形態の電界放射型電子源１０の基本構成は図１４に示した従来構成と略同じであって、図７に示すように、ガラス基板よりなる絶縁性基板１１と、絶縁性基板１１の一表面上に列設された複数の導電性層（以下、下部電極と称す）８と、下部電極８にそれぞれ重なる形で形成された複数の酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなるドリフト部６ａおよびドリフト部６ａの間を埋める多結晶シリコン層よりなる分離部６ｂを有する強電界ドリフト層６と、強電界ドリフト層６の上でドリフト部６ａおよび分離部６ｂに跨って下部電極８に交差（直交）する方向に列設された複数の表面電極７とを備えている。ここにおいて、下部電極８はタングステン薄膜により構成し、表面電極７は金薄膜からなる導電性薄膜により構成している。また、下部電極８の膜厚は２００ｎｍ、表面電極７の膜厚は１５ｎｍにそれぞれ設定されているが、これらの膜厚は特に限定するものではない。また、強電界ドリフト層６の厚さは１．５μｍ、ドリフト部６ａの厚さは１．５μｍにそれぞれ設定してあるが、強電界ドリフト層６およびドリフト部６ａの厚さも特に限定するものではない。なお、本実施形態では、絶縁性基板１１が基板を構成している。
【００６８】
本実施形態の電界放射型電子源１０では、図１４に示した従来構成と同様、絶縁性基板１１の一表面上に列設された複数の下部電極８と、強電界ドリフト層６上に列設された複数の表面電極７との間に強電界ドリフト層６のドリフト部６ａが挟まれているから、表面電極７と下部電極８との組を適宜選択して選択した組間に電圧を印加することにより、選択された表面電極７と下部電極８との交点に相当する部位のドリフト部６ａにのみ強電界が作用して電子が放出される。つまり、表面電極７と下部電極８とからなる格子の格子点に電子源を配置したことに相当し、電圧を印加する表面電極７と下部電極８との組を選択することによって所望の格子点から電子を放出させることが可能になる。なお、表面電極７と下部電極８との間に印加する電圧は１０〜２０Ｖ程度になっている。ここにおいて、各表面電極７は、短冊状に形成され、長手方向の両端部上にそれぞれパッド２７が形成されている。また、各下部電極８も、短冊状に形成され、長手方向の両端部上にそれぞれパッド２８が形成されている。
【００６９】
本実施形態におけるドリフト部６ａは、上述の図９に示した電界放射型電子源１０’における強電界ドリフト層６と同様の構造を有しいると考えられ、図１１に示すように、少なくとも、導電性層８の表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダの微結晶シリコン層６３と、微結晶シリコン層６３の表面に形成され当該微結晶シリコン層６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。すなわち、ドリフト部６ａは、各グレインの表面が多孔質化し各グレインの中心部分では結晶状態が維持されていると考えられる。したがって、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４を集中的に通り、注入された電子はシリコン酸化膜６４を通る強電界により加速され多結晶シリコンのグレイン５１間を表面に向かって図１１中の矢印Ａの向きへ（図１１中の上方向へ向かって）ドリフトするので、電子放出効率を向上させることができる。ここに、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａの表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【００７０】
なお、本実施形態では、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを酸化した多孔質多結晶シリコン層により形成しているが、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層により形成してもよく、多孔質多結晶シリコン層以外の多孔質半導体層を酸化若しくは窒化したものでもよい。強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層とした場合には図１１にて説明した各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜となる。
【００７１】
ところで、本実施形態の電界放射型電子源１０においては、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と導電性層８との間で導電性層８上に絶縁膜１７が形成されている点に特徴がある。すなわち、ドリフト部６ａの中央部は導電性層８上に積層されているが、分離部６ｂとの境界近傍の部分においては絶縁膜１７が形成されている。また、ドリフト部６ａの導電性層８側には隣り合う表面電極７に跨ってシリコン酸化膜よりなる絶縁膜３７が形成されている。ここに、絶縁膜３７はドリフト部６ａの長手方向における両端部がそれぞれ各表面電極７の幅方向の一端部と重なっている。
【００７２】
なお、本実施形態では、各絶縁膜１７，３７をシリコン酸化膜により構成しているが、シリコン酸化膜に限らず、例えばシリコン窒化膜により構成してもよい。
【００７３】
しかして、本実施形態の電界放射型電子源１０では、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と導電性層８との間で導電性層８上に絶縁膜１７が形成されていることにより、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度がドリフト部６ａの中央部の電界強度に比べて十分に小さくなるので、ドリフト部６ａをドリフトする電子の大部分がドリフト部６ａの中央部を通ることになり、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分を通る電子の過剰な放出を防止することができ、しかも、ドリフト部６ａの導電性層８側には隣り合う表面電極７に跨ってシリコン酸化膜よりなる絶縁膜３７が形成されているので、隣り合う表面電極７の間の部位を通して電子が放出されるのを防ぐことができるとともに、クロストークを防ぐことができる。さらに、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の電界強度が中央部の電界強度よりも小さくなることによって、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の絶縁破壊を防止することができ、導電性層８と表面電極７との間に局所的に過大な電流が流れるのを防ぐことができる。また、本実施形態の電界放射型電子源１０では、図９に示した従来構成の電界放射型電子源１０’と同様に、電子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子放出効率で放出することができる。
【００７４】
なお、本実施形態では、絶縁膜１７が、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度をドリフト部６ａの中央部の電界強度よりも小さくする電界緩和手段を構成している。
【００７５】
（実施形態４）
本実施形態の電界放射型電子源１０の基本構成は図１４に示した従来構成と略同じであって、図８に示すように、ガラス基板よりなる絶縁性基板１１と、絶縁性基板１１の一表面上に列設された複数の導電性層（以下、下部電極と称す）８と、下部電極８を形成した絶縁性基板１１の上記一表面側に形成された強電界ドリフト層６と、強電界ドリフト層６の上で下部電極８に交差（直交）する方向に列設された複数の表面電極７とを備えている。ここにおいて、強電界ドリフト層６は、表面電極７と下部電極８との重なる領域において表面電極７側に形成された酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなるドリフト部６ａと、表面電極７の長手方向において隣り合うドリフト部６ａの間に形成されたノンドープの多結晶シリコン層からなる分離部６ｂと、ドリフト部６ａにおける分離部６ａとの境界近傍の部分と導電性層８との間に介在させた高抵抗の第１の半導体層２３ｂと、ドリフト部６ａと下部電極８との間に形成された低抵抗の第２の半導体層２３ａと、下部電極８の長手方向において隣り合うドリフト部６ａ間に形成された分離部６ｃとを有している。
【００７６】
なお、下部電極８はタングステン薄膜により構成し、表面電極７は金薄膜からなる導電性薄膜により構成している。また、下部電極８の膜厚は２００ｎｍ、表面電極７の膜厚は１５ｎｍにそれぞれ設定されているが、これらの膜厚は特に限定するものではない。また、強電界ドリフト層６の厚さは１．５μｍ、ドリフト部６ａの厚さは１．０μｍにそれぞれ設定してあるが、強電界ドリフト層６およびドリフト部６ａの厚さも特に限定するものではない。なお、本実施形態では、絶縁性基板１１が基板を構成している。
【００７７】
本実施形態の電界放射型電子源１０では、図１４に示した従来構成と同様、絶縁性基板１１の一表面上に列設された複数の下部電極８と、強電界ドリフト層６上に列設された複数の表面電極７との間に強電界ドリフト層６のドリフト部６ａが挟まれているから、表面電極７と下部電極８との組を適宜選択して選択した組間に電圧を印加することにより、選択された表面電極７と下部電極８との交点に相当する部位のドリフト部６ａにのみ強電界が作用して電子が放出される。つまり、表面電極７と下部電極８とからなる格子の格子点に電子源を配置したことに相当し、電圧を印加する表面電極７と下部電極８との組を選択することによって所望の格子点から電子を放出させることが可能になる。なお、表面電極７と下部電極８との間に印加する電圧は１０〜２０Ｖ程度になっている。ここにおいて、各表面電極７は、短冊状に形成され、長手方向の両端部上にそれぞれパッド２７が形成されている。また、各下部電極８も、短冊状に形成され、長手方向の両端部上にそれぞれパッド２８が形成されている。
【００７８】
本実施形態におけるドリフト部６ａは、上述の図９に示した電界放射型電子源１０’における強電界ドリフト層６と同様の構造を有しいると考えられ、図１１に示すように、少なくとも、導電性層８の表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダの微結晶シリコン層６３と、微結晶シリコン層６３の表面に形成され当該微結晶シリコン層６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。すなわち、ドリフト部６ａは、各グレインの表面が多孔質化し各グレインの中心部分では結晶状態が維持されていると考えられる。したがって、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４を集中的に通り、注入された電子はシリコン酸化膜６４を通る強電界により加速され多結晶シリコンのグレイン５１間を表面に向かって図１１中の矢印Ａの向きへ（図１１中の上方向へ向かって）ドリフトするので、電子放出効率を向上させることができる。ここに、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａの表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【００７９】
なお、本実施形態では、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを酸化した多孔質多結晶シリコン層により形成しているが、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層により形成してもよく、多孔質多結晶シリコン層以外の多孔質半導体層を酸化若しくは窒化したものでもよい。強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層とした場合には図１１にて説明した各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜となる。
【００８０】
ところで、本実施形態の電界放射型電子源１０においては、上述のようにドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と導電性層８との間に高抵抗の第１の半導体層２３ｂを介在させ、ドリフト部６ａの中央部と導電性層８との間に第１の半導体層２３ｂに比べて抵抗が十分に小さな第２の半導体層２３ａを介在させている点に特徴がある。
【００８１】
しかして、本実施形態の電界放射型電子源１０では、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と導電性層８との間に高抵抗の第１の半導体層２３ｂを介在させ、ドリフト部６ａの中央部と導電性層８との間に第１の半導体層２３ｂに比べて抵抗が十分に小さな第２の半導体層２３ａを介在させていることにより、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度がドリフト部６ａの中央部の電界強度に比べて十分に小さくなるので、ドリフト部６ａをドリフトする電子の大部分がドリフト部６ａの中央部を通ることになり、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分を通る電子の過剰な放出を防止することができ、しかも、隣り合うドリフト部６ａの間が分離部６ｂ若しくは分離部６ｃにより分離されているので、隣り合う表面電極７の間の部位を通して電子が放出されるのを防ぐことができるとともに、クロストークを防ぐことができる。さらに、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の電界強度が中央部の電界強度よりも小さくなることによって、ドリフト部６ａにおける境界近傍の部分の絶縁破壊を防止することができ、導電性層８と表面電極７との間に局所的に過大な電流が流れるのを防ぐことができる。また、本実施形態の電界放射型電子源１０では、図９に示した従来構成の電界放射型電子源１０’と同様に、電子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子放出効率で放出することができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、第１の半導体層２３ｂと第２の半導体層２３ａとが、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度をドリフト部６ａの中央部の電界強度よりも小さくする電界緩和手段を構成している。要するに、上記電界緩和手段がドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分と導電性層８との間に介在させた高抵抗の第１の半導体層２３ｂと、ドリフト部６ａにおける中央部と導電性層８との間に介在させた低抵抗の第２の半導体層２３ａとからなるので、表面電極７および導電性層８それぞれのパターンの制約をなくすことができる。
【００８３】
ところで、上記各実施形態においては、表面電極７を構成する導電性薄膜として金薄膜を用いているが、表面電極７の材料は金に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、クロム、タングステン、ニッケル、白金などの仕事関数が小さな材料を用いてもよい。ここに、金の仕事関数は５．１０ｅＶ、アルミニウムの仕事関数は４．２８ｅＶ、クロムの仕事関数は４．５０ｅＶ、タングステンの仕事関数は４．５５ｅＶ、ニッケルの仕事関数は５．１５ｅＶ、白金の仕事関数は５．６５ｅＶである。また、表面電極７を厚み方向に積層された複数層の薄膜電極層からなる導電性薄膜により構成してもよい。この場合、最上層の薄膜電極層としては、耐酸化性に優れ仕事関数が小さな性質を有する材料を採用し、最下層の薄膜電極層としては、仕事関数が小さく且つ強電界ドリフト層６との密着性が良い性質の材料を採用すればよい。ここに、最下層の薄膜電極層の材料は、最上層の薄膜電極層の材料に比べて強電界ドリフト層６中へ拡散しにくい（つまり、強電界ドリフト層６の材料中での拡散係数が小さい）性質を有していることが望ましい。
【００８４】
上述のような仕事関数が小さくかつ強電界ドリフト層６との密着性が良い性質を有する表面電極７を採用することにより、表面電極７が強電界ドリフト層６から剥離するのを防止することができ、表面電極７の断線を防止できるとともに経時安定性が向上し、また、製造時の歩留まりが高くなって低コスト化を図ることができる。
【００８５】
また、最上層の薄膜電極層としては例えば金を用い、最下層の薄膜電極層としては、クロムを用いればよいが、最下層の薄膜電極層としてはクロムの代わりに、ニッケル、白金、チタン、ジルコニウム、ロジウム、ハフニウム、イリジウムのいずれかあるいはそれらの酸化物を用いてもよい。最下層の薄膜電極層として、クロム、ニッケル、白金、チタン、ジルコニウム、ロジウム、ハフニウム、イリジウムのいずれかあるいはそれらの酸化物を用いることにより、最下層の薄膜電極層の材料コストを比較的安価にすることができる。
【００８６】
また、上記各実施形態では、導電性層（下部電極）８としてタングステン薄膜を用いているが、導電性層８の材料はタングステンに限定されるものではなく、タングステンの代わりに、アルミニウム、ニッケル、コバルト、クロム、ハフニウム、モリブデン、パラジウム、白金、ロジウム、タンタル、チタン、ジルコニウムのいずれかを用いてもよいし、これらの金属の酸化物やこれらの金属のうちの複数種類よりなる合金膜や、これらの金属とＳｉとの合金（例えば、アルミニウムを主成分としたＡｉ−Ｓｉ合金）やシリサイド膜を用いてもよい。
【００８７】
なお、導電性層８を厚み方向に積層された複数層の導電性膜からなる導電性層により構成してもよい。複数層の導電性膜により導電性層を構成する場合には、例えば最上層の導電性膜としてアルミニウムを用い、最下層の導電性膜としてはアルミニウムに比べて抵抗が小さな銅を用いればよい。
【００８８】
【発明の効果】
請求項１，２の発明は、基板と、基板の一表面側に形成された導電性層と、導電性層の表面側に形成された酸化若しくは窒化した多孔質半導体層よりなるドリフト部およびドリフト部の周囲に形成された分離部を有する強電界ドリフト層と、強電界ドリフト層上に形成された表面電極とを備え、表面電極を導電性層に対して正極として電圧を印加したときにドリフト部に作用する電界により導電性層から注入された電子がドリフト部をドリフトし表面電極を通して放出されるようにし、ドリフト部における分離部との境界近傍の部分の電界強度をドリフト部の中央部の電界強度よりも小さくする電界緩和手段が設けられてなるものであり、ドリフト部における分離部との境界近傍の部分の電界強度をドリフト部の中央部の電界強度よりも小さくする電界緩和手段が設けられていることにより、ドリフト部における境界近傍の部分の電界強度が中央部の電界強度よりも小さくなってドリフト部をドリフトする電子は大部分がドリフト部の中央部を通ることになり、電子の過剰な放出を防止することができるという効果がある。しかも、ドリフト部における境界近傍の部分の電界強度が中央部の電界強度よりも小さくなることによって、ドリフト部における境界近傍の部分の絶縁破壊を防止することができ、導電性層と表面電極との間に局所的に過大な電流が流れるのを防ぐことができるという効果がある。
【００９０】
また、請求項１の発明は、電界緩和手段は、ドリフト部における前記境界近傍の部分と導電性層との間で導電性層上に形成された絶縁膜よりなるので、表面電極と導電性層とを複数個ずつ備え且つこれら複数の表面電極と複数の導電性層とを交差する方向に配設したマトリクス構造を採用する場合にクロストークの発生を防止することができるという効果がある。
【００９１】
また、請求項２の発明は、電界緩和手段は、ドリフト部における前記境界近傍の部分と導電性層との間に介在させた高抵抗の第１の半導体層と、ドリフト部の中央部と導電性層との間に介在させた低抵抗の第２の半導体層とからなるので、表面電極および導電性層それぞれのパターンの制約をなくすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例１を示す概略断面図である。
【図２】  実施形態１を示す概略断面図である。
【図３】  実施形態２を示す概略断面図である。
【図４】  参考例２を示す概略断面図である。
【図５】  参考例３を示す概略断面図である。
【図６】  参考例４を示す一部破断した斜視図である。
【図７】  実施形態３を示す一部破断した斜視図である。
【図８】  実施形態４を示す一部破断した斜視図である。
【図９】  従来例を示す概略断面図である。
【図１０】  同上の動作説明図である。
【図１１】  同上の動作説明図である。
【図１２】  他の従来例を示す概略断面図である。
【図１３】  同上の動作説明図である。
【図１４】  同上を応用したディスプレイの概略構成図である。
【符号の説明】
３  半導体層
６  強電界ドリフト層
６ａ  ドリフト部
６ｂ  分離部
７  表面電極
８  導電性層
１０  電界放射型電子源
１１  絶縁性基板
１６  絶縁膜
【図１】
0003687522.tif 000002
【図２】
0003687522.tif 000003
【図３】
0003687522.tif 000004
【図４】
0003687522.tif 000005
【図５】
0003687522.tif 000006
【図６】
0003687522.tif 000007
【図７】
0003687522.tif 000008
【図８】
0003687522.tif 000009
【図９】
0003687522.tif 000010
【図１０】
0003687522.tif 000011
【図１１】
0003687522.tif 000012
【図１２】
0003687522.tif 000013
【図１３】
0003687522.tif 000014
【図１４】
0003687522.tif 000015