ダイヤモンド中への電子のトンネル注入と冷陰極への応用

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455141
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 白藤 純嗣 大阪大学, 工学部, 教授 (70029065)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 服部 励治 大阪大学, 工学部, 助手 (60221503) ; 杉野 隆 大阪大学, 工学部, 助教授 (90206417)
• Keywords: ダイヤモンド / トンネル注入 / 金属-ダイヤモンド接合 / 内部電界電子放出 / フィールドエミッション / 負性電子親和力 / 冷陰極 / リン添加ダイヤモンド

Research Abstract

ダイヤモンド中への電子のトンネル注入についての研究を計算機シミュレーションとの実験の両面から進め、初年度は以下の結果を得ている。
1.ダイヤモンド内に浅い準位を形成するドナー不純物としてリン原子が注目され、そのドナー準位は0.2eV程度になると予測されている。金属-ダイヤモンド接合における内部電界電子放出に関する数値計算を行い、リン原子をドナー不純物とした場合、1.0×10^<18>cm^<-3>以上の濃度に添加することにより1.0×10^<-4>A/cm^2程度の大きな注入電子電流が得られることを明らかにした。
2.熱フィラメント化学気相成長法によりメタノールと水素を原料とし、五酸化二リンをメタノールに加えてリンドープダイヤモンドの成長を試み、シリコン基板上に多結晶ダイヤモンド薄膜を得た。また、マイクロ波プラズマ化学気相成長法を用いて、ダイヤモンド基板上にノンドープダイヤモンド薄膜のホモエピタキシャル成長を行った。エピタキシャル成長層の表面状態を原子間力顕微鏡により観察し、表面の平坦性を向上させるために成長条件の最適化を図っている。
3.ノンドープおよびリンドープ多結晶ダイヤモンド薄膜表面からの電界による電子放出特性を測定した。
平成8年度はリンドープホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜の成長を試み、ショットキー接合を作製して、その電気的特性を測定すると共に、冷陰極としての特性を評価する。