[发明专利]场发射器及其制造方法和使用其的场发射显示设备

权利要求书

1、一种具有碳纳米管薄膜的场发射器，包括：

一绝缘基片；

在该绝缘基片上形成的一薄膜晶体管，该薄膜晶体管具有一半导体层、一源极、一漏极和一栅极；和

位于薄膜晶体管的漏极上的由碳纳米管薄膜构成的一电子发射单元。

2、权利要求1的场发射器，其中薄膜晶体管的半导体层是一多晶硅层。

3、权利要求1的场发射器，其中薄膜晶体管是共面型晶体管、交错型晶体管或逆交错型晶体管。

4、权利要求1的场发射器，其中与碳纳米管薄膜接触的漏极的一部分的表面上包含用于生长碳纳米管的催化金属。

5、权利要求1的场发射器，其中漏极由用于生长碳纳米管的催化金属形成。

6、权利要求4的场发射器，其中用于生长碳纳米管的催化金属为镍或钴。

7、一种制造具有碳纳米管薄膜的场发射器的方法，该方法包括：

在一绝缘基片上形成含有一半导体层、一源极、一漏极和一栅极的薄膜晶体管；

在已形成薄膜晶体管的绝缘基片的整个表面上形成一保护绝缘膜；

腐蚀部分保护绝缘膜以露出漏极的一部分；

在露出的漏极上形成一碳纳米管薄膜。

8、权利要求7的方法，其中形成薄膜晶体管的步骤包含以下几个子步骤：

在绝缘基片上形成一半导体层；

在该半导体层上形成相互之间有预定距离的一源极图案和一漏极图案；

在源极图案和漏极图案之间形成一由栅绝缘膜和栅极组成的栅极图案。

9、权利要求7的方法，其中形成薄膜晶体管的步骤包含以下几个子步骤：

在绝缘基片上形成相互之间有预定距离的一源极图案和一漏极图案；

形成一半导体层图案，该图案在填入源极图案与漏极图案间的空隙的同时向两侧延伸一预定长度；以及

在源极图案和漏极图案之间的半导体层图案上形成一由栅绝缘膜和栅极组成的栅极图案。

10、权利要求7的方法，其中形成薄膜晶体管的步骤包含以下几个子步骤：

在绝缘基片上形成一由栅绝缘膜和栅极组成的栅极图案；

形成一覆盖栅极图案的半导体层图案；以及

在半导体层图案上形成相互之间有预定距离的一源极图案和一漏极图案。

11、权利要求7的方法，其中在漏极的露出部分上形成碳纳米管薄膜的步骤是通过用碳纳米管薄膜涂覆在漏极的露出部分的表面上来实现。

12、权利要求7的方法，其中在漏极的露出部分上形成碳纳米管薄膜的步骤是通过在漏极的露出部分上直接生长碳纳米管薄膜来实现。

13、权利要求12的方法，还包括在与碳纳米管薄膜接触的漏极的部分的表面上形成用于生长碳纳米管薄膜的催化金属层。

14、权利要求13的方法，其中形成催化金属层的步骤在形成薄膜晶体管的步骤中实施。

15、权利要求13的方法，其中形成催化金属层的步骤在腐蚀部分保护绝缘膜的步骤后实施。

16、权利要求12的方法，其中漏极由用于生长碳纳米管的催化金属形成。

17、权利要求12的方法，其中碳纳米管薄膜在600℃到900℃下用碳氢系列气体作为等离子源气体由等离子化学汽相沉积来生长，其中等离子浓度为10¹¹cm^-3或更高。

18、一种场发射显示设备，其中单元象素排列在矩阵中，每个单元象素由十字交叉的多个栅极线和多个数据线来定义，每个单元象素包含：

在一绝缘基片上形成的一薄膜晶体管，该薄膜晶体管有一半导体层、一源极、一漏极和一栅极；

形成在薄膜晶体管的漏极上的由碳纳米管薄膜形成的电子发射单元；

与绝缘基片相对形成的一上部电极；

形成在上部电极的底部表面上的一荧光材料，与电子发射单元相对。

19、权利要求18的场发射显示设备，其中薄膜晶体管可是一共面型晶体管、一交错型晶体管或一逆交错型晶体管。