1997 Fiscal Year Annual Research Report
窒化ニオブ薄膜を用いた極微フィールドエミッタアレイの作製とその電界放射特性の評価
| Project/Area Number |
09750016
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
後藤 康仁 京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00225666)
|
|---|
| Keywords | 窒化ニオブ薄膜 / 極微フィールドエミッタアレイ / 電界放射 / イオンビーム援用蒸着 / 組成 / イオン・金属粒子到達比 / 基板温度 / スパッタ率 |
|---|
| Research Abstract |
本年度は極微フィールドエミッタアレイ形成の準備として、イオンビーム援用蒸着法により窒化ニオブ薄膜を作製し成膜条件と膜物性の関係について調べた。今年度はイオンのエネルギー(600eV)やニオブの蒸発速度(0.03nm s^<-1>)は固定し、イオン・金属原子到達比及び基板温度を変化させた。その結果、膜中の窒素組成は基板温度に関わらずイオン・金属原子到達比によりほぼ決まることが明らかとなった。結晶性については、低基板温度ではX線回折の結果からアモルファスと考えられるが、500℃以上の高基板温度では結晶化しはじめることが明らかとなった。電気抵抗率もイオン・金属粒子到達比及び基板温度により変化することが明らかとなった。また、ニオブと窒素の原子間結合状態をX線光電子分光法により分析した。その結果、ニオブの3d電子の軌道エネルギーは基板温度によらず窒素組成ではほぼ決まり、窒素の含有量が多いほど結合エネルギーが大きいことが明らかとなった。フィールドエミッタとして重要な特性の一つであるスパッタリング率についてもアルゴンイオンを用いて測定した。窒素の含有量が多くなるにつれてニオブのスパッタリング率も低下することが明らかとなった。また、基板温度を300〜600℃の間で変化させてもスパッタリング率には大きな変化は見られなかった。このことから、300℃程度の低温で形成してもスパッタリング率の小さな薄膜が形成できることが明らかとなった。これらの結果を踏まえてシリコンピラミッド上に窒化ニオブ薄膜を形成し、電子放射特性の予備的な測定を開始した。膜中の窒素組成が上昇するに連れて電子放出特性も良好なものが得られている。
|
