日오사카대학, 다이아몬드 박막사용 전자방출소자 제작

전자방출효율이 기존 제품보다 수십배가 높아 차세대 디스플레이 기본소자로 응용할 수 있는 전자방출소자가 최근 일본에서 시험 제작됐다.

「日經産業新聞」에 따르면 오사카대학의 히라키 아키오 교수팀은 마쓰시타전기산업과 공동으로 다이아몬드 박막을 사용해 평면으로부터 전자를 내고 방출효율도 높인 새로운 소자를 개발하는 데 성공했다.

다이아몬드 박막을 사용한 전자방출소자 개발은 이번이 세계 처음으로 새 소자는 차세대 박형디스플레이로 주목되는 필드 에미션 디스플레이(FED)의 기본 소자로 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 소자 개발에는 진공상태에서 다이아몬드에 전압을 가하면 다이아몬드 내의 전자가 高에너지상태로 변하면서 표면에서 튀어 나오는 성질을 이용했다.

지금까지 개발된 FED에서는 전자총 역할을 하는 돌기 모양의 소자를 여러개 나열해 여기서 방출되는 전자로 영상을 만들었다. 그러나 돌기를 만드는 데는 매우 정밀한 미세가공이 요구되고 또 돌기 모양을 장시간 유지하는 것도 어려웠다.

새 소자는 전자가 평면으로부터 균일하게 방출해 돌기가 필요없기 때문에 종전의 문제를 피할 수 있고 또한 제조단가도 낮출 수 있는 이점이 있다.

이번 시제품 개발에서 히라키 교수팀은 실리콘 기판상에 약 10미크론 두께의 다결정다이아몬드 박막을 만든 후 막 반대에서 에칭(부식)방법으로 실리콘에 직경 2mm의 구멍을 뚫었다. 이 때 다이아몬드막 일부분을 두께 2-3미크론으로 얇게 만들고, 다이아몬드표면을 산화한 후 얇게 한 부분 표면에는 수소플라즈마 방전 처리방식으로 수소를 부착시켰다.

이 후 진공상태에서 40V의 전압을 가한 결과 1백피코A의 전류가 흐르고 다이아몬드 박막으로부터는 2피코A에 상당하는 전자가 나온 것을 확인했다. 방출효율은 2%로 실리콘이나 몰리브덴을 사용한 기존 소자의 약 20배나 된다.

히라키 교수팀은 이번에 개발된 전자방출소자를 바탕으로 한 FED용 소자를 2001년까지 개발할 방침이다.

<신기성기자>