Planar-type electron emission device with high emission efficiency and high energy emission based on atomic layer and nanocrystalline materials
| Project/Area Number |
19K04516
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | Hachinohe Institute of Technology |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 勝久 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20403123)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 電子放出 / ナノ結晶シリコン / グラフェン / 電子放出素子 / 面放出型 / 面放射型 / 平面型 |
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| Outline of Research at the Start |
MOS（金属／酸化膜／半導体）構造からなる平面型電子放出素子は、真空中にホットエレクトロンを放出する電子源で、動作電圧が低い、ビーム指向性が良い、低真空動作可能など、従来の針状の電子放出素子にはない優れた特長を有している。しかしながら、電子取り出し効率（電子放出効率）が低いという欠点があり、デバイス実用化を妨げている。本研究では、効率の飛躍的な向上を実現するため、グラフェン／極薄酸化ナノ結晶シリコン膜／シリコン構造からなる平面型電子放出素子を開発して動作検証を行うと共に、電子放射機構を明らかにし、ホットエレクトロンの機能を活かした新たな電子ビーム応用への展開を目指すものである。
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| Outline of Final Research Achievements |
We investigated the electron emission properties of a planar-type electron emission device based on a graphene/oxidized nanocrystalline silicon/silicon structure. The planar-type electron emission device exhibits electron emission characteristics with an electron emission efficiency of 4 % and an emission current density of 6 A/cm2. In addition, the device shows stable electron emission under a rough vacuum of up to 10 kPa.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
電子透過性に優れたグラフェンとナノ結晶シリコンを用いた面放出型電子放出素子を提案し、従来型のMOS構造電子源の性能を向上させるとともに、低真空環境下においても安定して動作可能であることを実証した。この機能を活用した、真空以外の環境や真空が苦手な素材を扱う分野における電子ビームの新たな利用への展開が期待される。
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Report
(4 results)
Research Products
(6 results)
