1992 Fiscal Year Annual Research Report
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04650340
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
宇佐美 興一 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (60017407)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 俊成 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (70017333)
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| Keywords | 冷陰極 / トンネルエミッタ / トンネル効果 / トンネル素子 / MIS素子 / Si酸化膜 / プラズマ酸化 / ホロー放電 |
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| Research Abstract |
この研究では電子管を集積化するために必要な微小冷陰極のうち、MIS型トンネルエミッタに焦点を絞り、基礎的な検討を行った。その結果は次のようになる。
1.ホロー陰極放電プラズマ酸化装置の開発と試作
高品質の絶縁物酸化膜を低温度で形成するために、Si板を陰極としたホロー放電酸素プラズマ発生装置を試作した。その結果300V程度の電圧で十分な放電電流が得られ、汚染の少ないプラズマ酸化装置が開発できた。
2.MIS型トンネル素子の作製と評価
(1)試作したホロー陰極放電プラズマ酸化装置を用いて、n型Si基板上に厚さ数nmから数10nm程度の膜厚の薄い酸化膜を制御性良く形成することができた。また、この絶縁膜を用いてMIS型トンネル素子を作製し電流-電圧特性および温度特性を測定した結果、この薄い酸化膜を通して流れる電流がトンネル電流であることが確認できた。
(2)トンネルエミッタの絶縁膜および上部電極金属膜の結晶性と電子のエミッション効率との関係を調べるために、Si基板上にBaF_2およびMoの単結晶薄膜を堆積しMIS素子を作製するプロセスを検討した。ここでは、イオンビームスパッタ法とバイアススパッタ法を用いることにより、Si基板上に結晶性の良い絶縁膜および金属薄膜が堆積できた。
3.トンネルエミッタの素子設計と作製プロセスの確立
エミッション効率を良くするためには構造上上部電極はできるだけ薄いことが必要で、このために電極の横方向の抵抗が増大し素子の中央で十分な加速電圧が得られなくなり、電子のエミッションが電極周辺に集中する。これを平均化するには素子の微小化が必要で、その設計理論を主に計算機シミュレーションを用いて検討した。その結果を基にして100素子のアレイ化のプロセスを開発した。
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