2003 Fiscal Year Annual Research Report
高安定真空マイクロ電子源の実現を目指した窒化物・炭化物冷陰極の開発
| Project/Area Number |
12135204
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
石川 順三 京都大学, 工学研究科, 教授 (80026278)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻 博司 京都大学, 工学研究科, 助手 (20127103)
後藤 康仁 京都大学, 工学研究科, 助教授 (00225666)
|
|---|
| Keywords | 遷移金属窒化物 / 遷移金属炭化物 / 電界電子放出 / 配向性 / 安定性 / 窒化にオブ / 窒化ハフニウム / 核共鳴散乱法 |
|---|
| Research Abstract |
今年度は良好な電子放出が可能と考えられるHfN、TaN、VC、CrCに対して、その膜物性と電子放出特性の関係について調べた。特にHfNに関しては薄膜の配向性と電子放出特性の関係について調べた。窒化物ターゲットを高周波マグネトロンスパッタにより作製し、超高真空下で電子放出特性を測定した。このとき、基板温度などの成膜パラメータを変化させることで配向性を(100)配向から(111)配向まで制御した。特に電流電圧特性と、電流の時間変動を調べた。その結果、(100)配向した薄膜と、(111)配向したHfN薄膜を比較した場合、(111)配向した薄膜の電子放出特性が(100)配向したHfN薄膜の電子放出特性よりも良好であることが明らかとなった。また、陰極材料の耐久性を調査するために、大気中で2時間加熱処理を施し、酸化状態を核共鳴散乱法を用いて評価した。その結果、炭化物は比較的容易に酸化するのに対して、窒化物は耐久性が高いことが明らかとなった。このようなことから、今回検討している材料の中ではHfN(111)薄膜が最もよい特性がえら得るものと結論した。現実的な素子に近い形での陰極評価のために、反応性イオンエッチングにより形成したシリコンコーンのアレイにHfNを(111)配向となる条件下で成膜し、放出電流の安定性について調べた。得られた結果をこれまでに最もよかったNbNと比較したところ、NbNの方がよい特性を示した。NbNは基体となるSiエミッタよりも良好な特性を示しており、最も安定な遷移金属窒化物・炭化物はNbNであると結論づけた。
|
-
[Publications] Y.Gotoh: "In situ analyzer of field electron emission properties: Fowler-Nordheim plotter and Seppen-Katamuki plotter"Journal of Vacuum Science and Technology B. 21・4. 1524-1527 (2003)
-
[Publications] Y.Gotoh: "Measurement of work function of transition metal nitride and carbide thin films"Journal of Vacuum Science and Technology B. 21・4. 1607-1611 (2003)
-
[Publications] Y.Gotoh: "Formation and control of stoichiometric hafnium nitride thin films by direct sputtering of hafnium nitride target"Japanese Journal of Applied Physics. 42・7A. L778-L780 (2003)
-
[Publications] M.Y.Liao: "Field electron emission from nanostructured heterogeneous HfNxOy films"Applied Physics Letters. 83・8. 1626-1628 (2003)
-
[Publications] M.Y.Liao: "Crystallographic structure and composition of vanadium nitride films deposited by direct sputtering of a compound target"Journal of Vacuum Science and Technology A. 22・1. 146-150 (2004)
-
[Publications] M.Y.Liao: "Growth and stress evolution of hafnium nitride films sputtered from a compound target"Journal of Vacuum Science and Technology A. 22・1. 214-220 (2004)
