2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of miniaturized electron sources for electron and imaging device with radiation tolerance of 10 MGy and temperature of 300 degrees in Celsius
| Project/Area Number |
16H04631
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
後藤 康仁 京都大学, 工学研究科, 准教授 (00225666)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長尾 昌善 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (80357607)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 酸化膜 / 窒化膜 / フィールドエミッタ / 耐放射線性 / 電流電圧特性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
高温・放射線環境に耐える絶縁膜の候補として、反応性スパッタによりSiN膜を、原子層堆積によりAl2O3膜を作製した。成膜には実際にフィールドエミッタアレイ(FEA)作製に使用する装置を用いた。絶縁耐圧を評価した結果、SiN膜は漏れ電流が多く、FEAの絶縁膜としては適さないことが明らかとなった。Al2O3膜はプラズマを援用しながら基板温度200℃で作製したものが6～7 MV/cmの耐圧を示した。この値はSiO2膜と同程度である。また、緩衝フッ酸によるエッチング速度は 100 nm/minとSiO2膜の約半分程度であり、従来の作製プロセスのままFEAが作製できることが明らかとなった。実際にSiO2膜とAl2O3膜を用いてFEAを作製し超高真空中で電子放出特性を評価した結果、100-tipのアレイから最大で100～200μAの電子放出を確認した。
また、FEAに対してγ線を照射し、電子放出特性や素子の各電極に流れる電流を測定した。非蒸発ゲッタポンプを搭載した真空容器を試作し、FEAが動作することのできる真空環境をγ線照射下で実現した。試験に用いたFEAは事前によくエージングし、できるだけ安定度を向上させた状態で使用した。1000-tipのアレイの特性は、研究代表者らが開発した評価方法である切片傾き解析を用いて解析した結果、表面状態の変化などは見られないことが明らかとなった。一方で、1-tipのFEAは、γ線照射下においてはステップ状の電流変動が多くみられる傾向があり、γ線照射によるエミッタ表面原子の移動を促進している可能性があることが明らかとなった。しかしながら、γ線照射による特性の劣化は特にみられず、10 MGyの寿命確保に対しても可能性があることを示すことができた。
|
| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
