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負の電子親和力を利用した電池駆動可能なダイヤモンド冷陰極の作製とそのデバイス応用

研究課題

研究課題/領域番号 10555011
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 表面界面物性
研究機関国際基督教大学

研究代表者

岡野 健  国際基督教大学, 教養学部, 準教授 (20233356)

研究分担者 伊藤 順司  産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 部門長
澤邊 厚仁  青山学院大学, 理工学部, 教授 (70187300)
小泉 聡  物質・材料研究機構, 物質研究所・スーパーダイヤグループ, 主任研究員 (90215153)
研究期間 (年度) 1998 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
12,400千円 (直接経費: 12,400千円)
2001年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2000年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
1999年度: 7,100千円 (直接経費: 7,100千円)
1998年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワードダイヤモンド / 窒素添加 / 電子放出 / 冷陰極 / 負性電子親和力 / 電池駆動
研究概要

鋳型成形(モールド)法によるピラミッド状ダイヤモンドの作製技術を考案し,この技術と尿素を用いたダイヤモンドへの高濃度窒素の添加方法を組み合わせることで得られるダイヤモンド冷陰極から,非常に低い電界における電子放出現象が確認された.これらの低電界における電子放出機構の解明のため,放出される電子のエネルギー分析を行った結果,E_F近傍の比較的高いエネルギーから放出されることが確認され,Appl. Surface Sci.に報告した.またダイヤモンドへのキャリア注入に着目し,注入電極依存性に関しAppl. Surface Sci.に報告し,このような窒素添加ダイヤモンドからの低電圧/電界での電子放出現象の解釈の一つとして,"space charge interlayer" modelを提案しJ. Vac. Sci. & Tech. Bに報告した.さらに,"Metal-insulator-vacuum type electron emission"という概念をダイヤモンドに初めて適用するごとで,窒素添加気相成長ダイヤモンドからの電子放出現象が矛盾なく説明できることをAppl. Phys. Lett.に報告し,さらにその検証実験の結果をPhisica Status Solidiに報告した.この他にも関連した実験結果として,ホウ素添加ダイヤモンドからの電子放出に関する論文なども数編掲載されており,近年のダイヤモンドからの電子放出に関するレビューとして電子情報通信学会誌に招待論文が掲載されている.
このように,本研究は,当該研究助成期間中に,計15編の論文にまとまり,窒素添加気相成長ダイヤモンドからの電子放出機構をほぼ解明するまでに至っているが,実用化にはまだいくつかの問題が残されており,継続的にその問題の解決を目指していきたいと考えている.

報告書

(5件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (45件)

  • [文献書誌] T.Yamada, K.Chang, K.Okano, A.Hiraki: "Electron emission from diamond having negative electron affinity"The Transactions the institute of Electronics Information and Communication Engineers of Japan (invited paper). J81-C-II. 180-190 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Okano, A.Hiraki, T.Yamada, S.Koizumi, J.Itoh: "Electron Emission from Nitrogen-doped Chemical Vapour Deposited Diamond"Ultramicroscopy. 73. 43-49 (1998)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Watanabe, T.Arita, T.Motooka, K.Okano, T.Yamada: "Diamond tip arrays for parallel lithography and data storage"Japanese Journal of Applied Physics. 37. L562-L564 (1998)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Maeda, T.Ifuku, S.Morooka, A.Kato, K.Okano, T.Yamada: "Formation of heteroepitaxially oriented (100) diamond thin films and their field emission properties"Diamond Films & Technology. 8. 331-336 (1998)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Okano, T.Yamada, A.Sawabe.S.Koizumi, R.Matsuda, C.Bandis, W.Chang, B.B.Pate: "Characterization of electron emission from N-doped diamond using simultaneous field emission and photoemission technique"Applied Surface Science. 146. 274-279 (1999)

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  • [文献書誌] T.Yamada, A.Sawabe, K.Okano, S.Koizumi, J.Itoh: "Formation of backcontacts on diamond electron emtters"Applied Surface Science. 146. 245-250 (1999)

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  • [文献書誌] S.R.P.Silva, G.A.J.Amaratunga, K.Okano: "Modeling of the electron field emission process in polycrystalline diamond and diamond-like carbon thin films"Journal of Vacuum Science and Technology. B17. 557-561 (1999)

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  • [文献書誌] M.Lubbe, D.A.Evans, T.U.Kampen, K.Okano, O.R.T.Zahn: "Angular resolved study of secondary electron emission from NEA diamond surface"Diamond and Related Materials. 8. 1485-1489 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamada, A.Sawabe, S.Koizumi, J.Itoh, K.Okano: "Potential profile between boron-doped diamond electron emitter and anode electrode"Applied Physics Letters. 76. 1297-1299 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.S.Mao, X.Wang, W.Li, X.H.Liu, Q.Li, J.F.Xu, K.Okano: "Electron field emission from a patterned diamond-like carbon flat thin film using a Ti intergacial layer"Journal of Vacuum Science and Technology. B18. 2420-2423 (2000)

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  • [文献書誌] T.Yamada, A.Sawabe, S.Koizumi, J.Itoh, K.Okano: "Uniform electron emission from nitogen-doped diamond-based electron emitter fabricated by sintering technique"IEEE Electron Device Letters. 21. 531-533 (2001)

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  • [文献書誌] T.Yamada, A.Sawabe, S.Koizumi, J.Itoh, K.Okano: "Effect of sp2/sp3 Ratio on Electron Emission Properties of Nitrogen-Doped Diamond Electron Emitter"Phisica Status Solidi. 186. 257-262 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Okano, T.Yamada, A.Sawabe, S.Koizumi, J.Itoh: "Metal-insulator-vacuum type electron emission from N-containing chemical vapor deposited diamond"Applied Physics Letters. 79. 275-277 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamada, K.Kanda, K.Okano, A.Sawabe: "Effect of Oxygen Coverage on Electron Emission from Boron-Doped Polycrystalline Diamond"Japanese Journal of Applied Physics. 40. L829-L831 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamada, A.Sawabe, S.Koizumi, T.Kamio, K.Okano: "Growth of homoepitaxial diamond doped with nitrogen for electron emitter"Diamond and Related Materials. 11. 257-261 (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamada, K.Chang, K.Okano&A.Hiraki: "Electron emission from diamond having negative electron affinity"Trans. IEICE. J81-C-II. 180-190 (1998)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Okano, A.hiraki, T.Yamada, S.Koizumi and J.Itoh: "Electron Emission from Nitrogen-doped Chemical Vapor Deposited Diamond"Ultramicroscopy. 73. 43-49 (1998)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Watanabe, T.Arita, T.Motooka, K.Okano and T.Yamada: "Diamond tip arrays for parallel lithography and data storage"Jpn. J. Appl. Phys.. 37. L562-564 (1998)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Maeda, T.Ifuku, S.morooka, A.Kato, K.Okano and T.Yamada: "Formation of heteroepitaxially oriented (100) diamond thin films and their field emission properties"Diamond Films & Tech.. 8. 331-336 (1998)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Okano, T.Yamada, A.Sawabe, S.Koizumi, R.Mat, C.Bandis, W.Chang, B.B.Pate: "Characterization of electron emission from N-doped diamond using simultaneous field emission and photoemission technique"Appl. Sur. Sci.. 146. 274-279 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamada, A.Sawabe, K.Okano, S.Koizumi and J.Itoh: "Formation of backcontacts on diamond electron emtters"Appl. Sur. Sci.. 146. 245-250 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.R.P.Silva, G.A.J.Amaratunga and K.Okano: "Modeling of the electron field emission process in polycrystalline diamond and diamond-like carbon thin films"J. Vac. Sci. &Tech. B. 17. 557-561 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Lubbe, D.A.Evans, T.U.Kampen, K.Okano and D.R.T.Zahn: "Angular resolved study of secondary electron emission from NEA diamond surface"Diamond & Related Materials. 8. 1485-1489 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamada, A.sawabe, S.Koizumi, J.Itoh and K.Okano: "Potential profile between boron-doped diamond electron emitter and anode electrode"Appl. Phys. Lett. 76. 1297-1299 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.S.Mao, X.Wang, W.Li, X.H.Liu, Q.Li, J.F.Xu and K.Okano: "Electron field emission from a patterned diamond-like carbon flat thin film using a Ti intergacial layer"J. Vac. Sci. &Tech., B. 18. 2420-2423 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamada, A.sawabe, S.Koizumi, J.Itoh and K.Okano: "Uniform electron emission from nitogen-doped diamond-based electron emitter fabricated by sintering technique"IEEE Electron Device Lett.. 21. 531-533 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamada, A.sawabe, S.Koizumi, J.Itoh and K.Okano: "Effect of sp2/sp3 Ratio on Electron Emission Properties of Nitrogen-Doped Diamond Electron Emitter"Phys. stat. sol.. 186. 257-262 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Okano, T.Yamada, A.Sawabe, S.Koizumi and J.Itoh: "Metal-insulator-vacuum type electron emission from N-containing chemical vapor deposited diamond"Appl. Phys. Lett. 79. 275-277 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamada, K.Kanda, K.Okano and A.Sawabe: "Effect of Oxygen Coverage on Electron Emission from Boron-Doped Polycrystalline Diamond"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. L829-831 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamada, A.Sawabe, S.Koizumi, T.Kamio, K.Okano: "Growth of homoepitaxial diamond doped with nitrogen for electron emitter"Diamond & Related Materials. 11. 257-261 (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Okano, T. Yamada, A. Sawabe, J. Itoh, G. A. J. Amaratunga: "Metal-insulator-vacuum type electron emission from N-countaining chemical vapor deposited diamond"Applied Physics Letters. 79. 275-277 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T. Yamada, A. Sawabe, S. Koizumi, J. Itoh, K. Okano: "Effect of sp^2/sp^3 Ratio on Electron Emission Properties of Nitrogen-Doped Diamond Electron Emitter"Phisica Status Solidi. 186. 257-262 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T. Yamada, K. Kanda, K. Okano, A. Sawabe: "Effect of Oxygen Coverage on Electron Emission from Boron-Doped Polycrystalline Diamond"Japanese Journal of Applied Physics. 40. 829-831 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T. Yamada, A. Sawabe, S. Koizumi, T. Kamio, K. Okano: "Growth of homoepitaxial diamond doped with nitrogen for electron emitter"Diamond and Related Materials. 11. 257-261 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamada,A.Sawabe,S.Koizumi,J.Itoh,K.Okano: "Uniform Electron Emission from a Nitrogen-Doped Diamond-Based Electron Emitter Fabricated by the Sintering Technique"IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS. Vol.21 No.11. 531-533 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] D.S.Mao,X.Wang,W.Li,X.H.Liu,Q.Li,J.F.Xu,K.Okano: "Electron field emission from a patterned diamond-like carbon flat thin film using a Ti interfacial layer"J.Vac.Sci.Technol.. B18(5). 2420-2423 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamada,A.Sawabe,S.Koizumi,J.Itoh,K.Okano: "Potential profile between boron-doped diamond electron emitter and anode electron"APPLIED PHYSICS LETTERS. Vol.76 No.10. 1297-1299 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Lubbe,D.A.Evans,T.U.Kampen,K.Okano,D.R.T.Zahn: "Angular-resolved study of secondary-electron emission from NEA diamond surfaces"Diamond and Related Materials. 8. 1485-1489 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamada,A.Sawabe,S.Koizumi,J.Itho,K.Okano: "Formation of backcontacts on diamond electron emitter"applied surface science. 146. 245-250 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Okano,T.Yamada,A.Sawabe,S.Koizumi,R.Matsuda,C.Bandis,W.Chang,B.B.Pate: "Characterization of electron emission from N-doped diamond using simultaneous field emission and photoemission technique"applied surface science. 146. 274-279 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] R.Matsuda et.al.: "″Simultaneous field emission and photoemission characterijation of N-doped CVD diamond″" MRS Proceedings. accepted for publication.

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 山田 貴寿 他: "″負の電子親和力を持つダイヤモンドからの電子放出″" 電子情報通信学会論文誌(招待論文). J81. 180-190 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Okano et.al.: "″Characterijation of electron emission from N-doped diamond using simultaneous field emission and photoemission technique″" Appl.Surface.Sci.accepted for publication.

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] S.R.P.Silva et.al.: "″Modeling of the electron field emission process in polycrystalline diamond and diamond-like carbon thin films″" J.Vae.Sci.& Tech.B. 17. 1-5 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamada et.al: "″Formation of backcontacts on diamond electron emitlers″" Appl.Surface Sci.accepted for publication.

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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