Abstract
We report on the field emission properties from vertically aligned carbon nanotubes (CNTs) produced by a triode PECVD with a SiNx capping layer on metal catalyst. It is found that the CNTs density can be controlled by the capping layer thickness and decreases with increasing SiNx thickness. The CNT density of $\~$ 104/$cm^{2}$ exhibited highest electron emission characteristics, the threshold field of 1.2 V/$\mu$m and the current density of 0.17 mA/$cm^{2}$ at 3.6 V/$\mu$m. We have carried out investigation of electron emission stability under ambient gas of N2. The electron emission stability was improved with decreasing CNT density. Under $1\times$$10^{-5}$ Torr ambient pressure, the CNTs in 5 $\mu$m hole show electron emission current higher than $1\times$$10^{-4}$ A/cm2 and it's electron emission uniformity has $2\%$.
본 연구는 실리콘 질화막 박막을 덮개층으로 사용하여 탄소나노튜브를 성장하고, 성장된 나노튜브의 전자방출특성을 조사하였다. 탄소 나노튜브는 triode PE-CVD 장치에 의해 성장되었으며, 탄소나노튜브의 밀도는 실리콘 질화막의 두께에 따라 크게 변하였다. 탄소 나노튜브의 밀도가 $10^{4}$/$cm^{2}$에서 전자방출 특성이 가장 우수하였으며, 이때 전자방출특성은 문턱전계 1.2 V/$\mu$m, 전류밀도는 3.6 V/$\mu$n의 전기장에서 0.17 mA/$cm^{2}$으로 측정 되었다. 또한, 진공 챔버에서 질소($N_{2}$) 분위기 하에서 전자방출 안정성을 조사하였으며, 탄소나노튜브의 밀도가 감소함에 따라 전자방출 안정성이 향상되었고, 탄소나노튜브의 밀도가 $10^{4}$/$cm^{2}$ 인 경우 $1\times10^{-4}$ A/$cm^{2}$ 이상의 전류가 흐르는 특성을 보였으며, 이 경우 $1\times$$10^{-5}$ Torr의 압력하에서 방출 전류의 안정도는 최소인 $2\%$를 유지하였다.
