Planar-type electron emission device with high emission efficiency and high energy emission based on atomic layer and nanocrystalline materials

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04516
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Hachinohe Institute of Technology
• Principal Investigator: Hidetaka Shimawaki 八戸工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (80241587)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村上 勝久 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, 主任研究員 (20403123)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 電子放出 / ナノ結晶シリコン / グラフェン

Outline of Final Research Achievements

We investigated the electron emission properties of a planar-type electron emission device based on a graphene/oxidized nanocrystalline silicon/silicon structure. The planar-type electron emission device exhibits electron emission characteristics with an electron emission efficiency of 4 % and an emission current density of 6 A/cm2. In addition, the device shows stable electron emission under a rough vacuum of up to 10 kPa.

Free Research Field

電子ビームデバイス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

電子透過性に優れたグラフェンとナノ結晶シリコンを用いた面放出型電子放出素子を提案し、従来型のMOS構造電子源の性能を向上させるとともに、低真空環境下においても安定して動作可能であることを実証した。この機能を活用した、真空以外の環境や真空が苦手な素材を扱う分野における電子ビームの新たな利用への展開が期待される。