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Development of miniaturized electron sources for electron and imaging device with radiation tolerance of 10 MGy and temperature of 300 degrees in Celsius

Research Project

Project/Area Number 16H04631
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Nuclear engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

GOTOH Yasuhito  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)
辻 博司  京都大学, 工学研究科, 助教 (20127103)
Research Collaborator SATO Nobuhiro  
AKIYOSHI Masafumi  
TAKAGI Ikuji  
MORITO Teruyuki  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2016: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Keywordsフィールドエミッタアレイ / 絶縁膜 / 絶縁耐圧 / 制動放射X線 / ガンマ線 / 耐放射線性 / 酸化膜 / 窒化膜 / フィールドエミッタ / 電流電圧特性 / 電子源 / 二酸化シリコン / 窒化シリコン / X線 / 電子放出 / 微小電子源 / 撮像デバイス / 電子デバイス / 耐熱性 / エックス線 / 可搬型小型真空装置
Outline of Final Research Achievements

In order to develop the electron devices and imaging devices that have tolerance against high temperature and radiation, several kinds of insulating thin films such as silicon dioxide, silicon nitride, and aluminum oxide were prepared and their insulating properties have been examined. The fabrication process of the field emitter arrays with the insulating layer consisted of two different insulating materials was established. Sufficient amount of electron current was obtained with the fabricated device. The electron emission properties of the field emitter arrays were tested under the dose rate of irradiation of 1 kGy/h, and it was found that the field emitter array worked at least to the accumulated dose of 2 kGy. Considering that the actual activated time for one emitter is short, it was proven that the field emitter array has sufficient radiation tolerance.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

微細加工を用いて作る真空ナノエレクトロニクスデバイスの持つ特徴として、半導体にはない高い耐放射線性などが期待されていたが、実際に耐放射線性を調べた例はほとんどない。本研究では、真空ナノエレクトロニクスデバイスの一つであるフィールドエミッタアレイが高い耐放射線性をもつ可能性を有することを示した。今回の結果から、福島第一原子力発電所の廃炉作業などにおいて使用することのできる撮像デバイスや電子デバイスの実現に大きく近づいた。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Operation of field emitter arrays under high dose rate gamma-ray irradiation2018

    • Author(s)
      T. Morito, Y. Handa, Y. Gotoh, M. Nagao, M. Akiyoshi, I. Takagi, and T. Okamoto
    • Journal Title

      2018 31st International Vacuum Nanoelectronics Conference

      Volume: 31 Pages: 96-97

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fabrication of volcano structured Spind-type field emitter arrays using Minimal Fab system2018

    • Author(s)
      M. Nagao, K. Murakami, S. Khumpuang, S. Hara, Y. Gotoh, Y. Neo, H. Mimura
    • Journal Title

      2018 31st International Vacuum Nanoelectronics Conference

      Volume: 31 Pages: 206-207

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Operation of field emitter arrays under high dose rate gamma-ray irradiation2018

    • Author(s)
      Teruyuki Morito, Yusuke Handa, Yasuhito Gotoh, Masayoshi Nagao, Masafumi Akiyoshi, Ikuji Takagi, and Tamotsu Okamoto
    • Organizer
      The 31st International Vacuum Nanoelectronics Conference
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of volcano structured Spindt-type field emitter arrays using Minimal Fab system2018

    • Author(s)
      Masayoshi Nagao, Katsuhisa Murakami, Sommwan Khumpuang, Shiro Hara, Yasuhito Gotoh, Yoichiro Neo, and Hidenori Mimura
    • Organizer
      The 31st International Vacuum Nanoelectronics Conference
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 小型真空容器を用いたガンマ線照射下におけるフィールドエミッタアレイの電子放出測定2018

    • Author(s)
      森藤瑛之、後藤康仁、長尾昌善、佐藤信浩、秋吉優史、高木郁二、岡本保
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] フィールドエミッタアレイとCdTe系光電変換膜を用いた小型撮像素子の耐放射線性能2017

    • Author(s)
      後藤康仁、長尾昌善、増澤智昭、根尾陽一郎、三村秀典、岡本保、秋吉優史、佐藤信浩、高木郁二
    • Organizer
      第14回真空ナノエレクトロニクスシンポジウム
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松
    • Year and Date
      2017-03-03
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ボルケーノ構造ダブルゲートスピント型フィールドエミッタアレイの電子放出特性とミニマルファブによる試作例2017

    • Author(s)
      長尾昌善、村上勝久、クンプアンソマワン、原史朗
    • Organizer
      第14回真空ナノエレクトロニクスシンポジウム
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松
    • Year and Date
      2017-03-02
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Robustness of field emitter arrays against high-energy x-ray irradiation at high dose rate2017

    • Author(s)
      Yasuhito Gotoh, Teruyuki Morito, Hiroshi Tsuji, Masayoshi Nagao, Masafumi Akiyoshi, and Ikuji Takagi
    • Organizer
      The 30th International Vacuum Nanoelectronics Conference
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Process technology for volcano structured double-gated Spindt-type field emitter arrays2017

    • Author(s)
      Masayoshi Nagao, Katsuhisa Murakami, Yasuhito Gotoh, Yoichiro Neo, and Hidenori Mimura
    • Organizer
      The 30th International Vacuum Nanoelectronics Conference
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高線量率のX線照射下におけるフィールドエミッタアレイの電子放出特性2017

    • Author(s)
      森籐瑛之、辻 博司、長尾昌善、秋吉優史、高木郁二、後藤康仁
    • Organizer
      第58回真空に関する連合講演会(2017年真空・表面科学合同講演会)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 高線量率のX線照射下におけるフィールドエミッタアレイの連続動作2017

    • Author(s)
      森藤瑛之、辻 博司、後藤康仁、長尾昌善、秋吉優史、高木郁二
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 耐放射線微小真空例陰極撮像素子のガンマ線照射に対する耐久性2016

    • Author(s)
      後藤康仁、辻 博司、長尾昌善、増澤智昭、根尾陽一郎、三村秀典、岡本 保、秋吉優史、佐藤信浩、高木郁二
    • Organizer
      第57回真空に関する連合講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2016-12-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] エックス線照射下におけるフィールドエミッタアレイの動作特性とその解析2016

    • Author(s)
      後藤康仁、辻 博司、長尾昌善、秋吉優史、高木郁二
    • Organizer
      電子情報通信学会電子デバイス研究会
    • Place of Presentation
      三重大学
    • Year and Date
      2016-10-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ミニマルファブを活用した微小電子源の作製2016

    • Author(s)
      長尾昌善、村上勝久、辰巳憲之、クンプアンソマワン、原史朗、後藤康仁
    • Organizer
      電子情報通信学会電子デバイス研究会
    • Place of Presentation
      三重大学
    • Year and Date
      2016-10-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ミニマルファブを利用したスピント型フィールドエミッタアレイの試作2016

    • Author(s)
      長尾昌善、辰巳憲之、村上勝久、クンプアンソマワン、原史朗、後藤康仁
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-09-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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