フレキシブルフィールドエミッションデバイスの開発

• Project/Area Number: 20048005
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 喜多 隆 Kobe University, 工学研究科, 教授 (10221186)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2009: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2008: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: CNT / フィールドエミッション / エラストマー / ナノコンポジット

Research Abstract

CNTをフレキシブルなエラストマーに高均一に添加したナノコンポジットを用いて1V/μm以下の低閾値電界と10mA/cm^2を越える高い飽和電流密度を同時に実現するために、ナノコンポジットのナノ界面構造がフィールドエミッション特性に及ぼす影響を詳細に調べた。特に電界分布の精密なシミュレーションを実施して電子放出にかかわる重要因子を特定するとともに、これら成果に基づいてフィールドエミッションデバイスの最適設計を行った。具体的な成果は以下のとおりである:
フィールドエミッション特性の最適化
本年度はデバイス動作時の電界分布を明らかにするために有限要素差分法で高電圧印加時の電界分布を調べ、CNT/エラストマー膜厚が200μm以下が最適であること、対向したエミッタ間の距離が5mm以下の場合に高均一に蛍光体を励起できることが明らかになった。
フィールドエミッションデバイスの試作と素子特性
フィールドエミッションデバイス電流・電圧特性のFNプロットより、絶縁スペーサー距離によってCNT/エラストマーシート端面での電界集中状態が変化することが明らかになり、1mmのスペーサー厚が最適であることことが明らかになった。以上の結果より単位面積当たり3万カンデラを超える世界最高水準の高輝度発光を実現した。

Research Products

• [Journal Article] Analysis of Thermoreflectance Signals and Characterization of Thermal Conductivity of Metal Thin Films (2009)
  • Author(s): S.Miyake
  • Journal Title: Rev.Sci.Instrum. 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Narrowband ultraviolet field-emission device using Gd-doped AlN (2009)
  • Author(s): S.Kitayama
  • Journal Title: IOP Conf.Series : MaterialsScienceandEngine ering 1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fine Structure Splitting of Isoelectronic Bound Excitons in Nitrogen-Doped GaAs (2008)
  • Author(s): T. Kita
  • Journal Title: Phys. Rev. B 77
  • NAID: 120000943214
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dual Chopped Photoreflectance Spectroscopy for Nondestructive Characterization of Semiconductors and Semiconductor Nanostructures (2008)
  • Author(s): T. Kita
  • Journal Title: Rev. Sci. Instrum. 79
  • NAID: 120001348320
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Flexible Field Emission Device Using Carbon Nanofiber Nanocomposite Sheet (2008)
  • Author(s): M. Kawamura
  • Journal Title: Appl. Phys. Express 1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Narrow-band deep-ultraviolet light emitting device using All-xGdxN" T. Kita, S. Kitayama, M. Kawamura, O. Wada, Y. Chigi, Y. Kasai, T. Nishimoto, H. Tanaka, and M. Kobayashi (2008)
  • Author(s): T. Kita
  • Journal Title: Appl. Phys. Lett. 93
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 希土類窒化物半導体を用いたナローバンド深紫外光源の開発 (2010)
  • Author(s): 喜多隆(招待講演)
  • Organizer: 応用物理学会開催支部セミナー
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府)
  • Year and Date: 2010-01-09
• [Presentation] 深紫外蛍光体AlGdNの原子構造制御による発光効率の向上 (2009)
  • Author(s): 來山真也
  • Organizer: 日本材料学会「半導体エレクトロニクス研究部門平成21年度第1回研究会
  • Place of Presentation: 大阪工業大学(大阪府)
  • Year and Date: 2009-12-19
• [Presentation] カーボンナノチューブナノコンポジットの電気伝導特性の制御とフィールドエミッションデバイスの最適化 (2009)
  • Author(s): 喜多隆
  • Organizer: 特定領域研究「カーボンナノチューブナノエレクトロニクス」第1回研究会
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台(兵庫県)
  • Year and Date: 2009-11-19
• [Presentation] Narrowband Ultraviolet Light Emitting Devices Using Rare-Earth Ions (2009)
  • Author(s): T.Kita(招待講演)
  • Organizer: International Symposium for Phosphor Materials 2009
  • Place of Presentation: NSTホール(新潟県)
  • Year and Date: 2009-11-04
• [Presentation] ナローバンド深紫外光源の開発 (2009)
  • Author(s): 喜多隆(招待講演)
  • Organizer: 日本セラミックス協会第22回秋季シンポジウム
  • Place of Presentation: 愛媛大学(愛媛県)
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] 希土類を利用した深紫外ナローバンド発光デバイスの開発 (2009)
  • Author(s): 喜多隆(招待講演)
  • Organizer: 第53回フォトニクスフォーラム
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学(愛知県)
  • Year and Date: 2009-07-10
• [Presentation] Enhanced deep-ultraviolet luminescence of AlGdN grown at low temperature (2009)
  • Author(s): S.Kitayama
  • Organizer: 28th Electronic Materials Symposium
  • Place of Presentation: ラフォーレ琵琶湖(滋賀県)
  • Year and Date: 2009-07-08
• [Presentation] Side Electron Emission Device Using A Composite of Carbon Nanofibers and Aluminum (2008)
  • Author(s): H. Tanaka
  • Organizer: International Conference on Nano-Molecular Electronics 2008
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-16
• [Presentation] Narrowband ultraviolet field-emission device using Gd-doped AIN (2008)
  • Author(s): T. Kita
  • Organizer: The IUMRS International Conference in Asia 2008
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-12-09
• [Presentation] 希土類添加窒化アルミニウムを用いたナローバンド深紫外発光デバイスの開発 (2008)
  • Author(s): 來山真也
  • Organizer: 第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-09-13
• [Presentation] カーボンナノファイバー/エラストマー複合体シートの電子放出特性と電気伝導性 (2008)
  • Author(s): 河村大之
  • Organizer: 第69回応用物理学会学術講演会シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] CNF/Al複合体側面電子放出素子に及ぼすCNF含量と窒素濃度の影響 (2008)
  • Author(s): 田中大貴
  • Organizer: 第69回応用物理学会学術講演会シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Book] 自己組織化ハンドブック (2009)
  • Author(s): 喜多隆
  • Total Pages: 2
  • Publisher: 株式会社エヌ・ティー.エス
• [Remarks]
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-photonics/
• [Remarks]
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-photonics/