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ダイヤモンド電子放出源の高安定化と高感度撮像素子への応用

研究課題

研究課題/領域番号 13305006
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
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, 教授 (20233356)

研究分担者 岡村 憲伯  浜松ホトニクス(株), 電子管事業部第5製造部, 主査(研究職)
山田 貴寿 (山田 貴壽)  産業技術総合研究所, ダイヤモンド研究センター, 研究員 (30306500)
研究期間 (年度) 2001 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
47,710千円 (直接経費: 36,700千円、間接経費: 11,010千円)
2004年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2003年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2002年度: 21,580千円 (直接経費: 16,600千円、間接経費: 4,980千円)
2001年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
キーワード電子放出源 / 冷陰極 / 高濃度窒素添加CVDダイヤモンド / 超高感度撮像素子 / 光検出器 / アモルファスセレン / ホモエピタキシャルダイヤモンド / ダイヤモンド / 電子放出 / 撮像素子 / 窒素添加 / 光導電膜
研究概要

これまでに確立した高濃度窒素添加ダイヤモンドからの電子放出を説明するモデルの信憑性を確認するため,電子放出特性を確認していた多結晶ダイヤモンドではなく,ホモエピタキシャルダイヤモンド・ヘテロエピタキシャルダイヤモンドの電子放出特性に関して考察した.アノード・カソード間の距離を変化させて放出電流-アノード電圧特性を計ることで,真空中の電界を見積もることと,RHEED,Hall測定,REELS,ラマン分光等の結果から,提唱したモデルの妥当性を確認した.今後はダイヤモンドに表面処理を行う前と行った後の,窒素添加ダイヤモンドからの電子放出特性を比較し,表面状態の変化が電子放出特性に及ぼす影響を考察した.
また本研究の最終目的である撮像管の開発に向け,高濃度窒素添加多結晶CVDダイヤモンドを冷陰極に,光導電性を示すアモルファスセレン膜を陽極に用いた二極・三極構造光検出器を試作した.その結果より,高濃度窒素添加CVDダイヤモンドを冷陰極に用いることで従来の撮像管より低電圧駆動,低真空動作,長寿命の特徴を有するような撮像デバイスの可能性が示唆された.一方,長時間動作後のアモルファスセレンには構造劣化が起こり,光レスポンスが著しく悪くなることも併せて確認された.この劣化を防ぐため、アモルファスセレン膜にヒ素を添加した.熱を与えることによって故意に劣化を促し、ヒ素添加による効果を見積もった。その結果,ヒ素添加膜の方は劣化による低抵抗化は見られなかったものの光伝導度はほとんど見られない事は分かり,一方のヒ素未添加アモルファスセレン膜は光伝導度は大きいものの,70℃以上の温度で加熱すると劣化による著しい低抵抗化がみられた.この結果から,劣化が少なく,かつ光伝導度の大きい膜を得るためにはヒ素添加量を最小限に抑える必要が明らかとなった。

報告書

(5件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2005 2004 2003 2002 2001 その他

すべて 雑誌論文 (14件) 文献書誌 (12件)

  • [雑誌論文] Anneal-Induced Degradation of Amorphous Selenium Characterized by Photoconductivity Measurements2005

    • 著者名/発表者名
      I.Saito, T.Yamada, G.A.J.Amaratunga, W.I.Milne, K.Okano et al.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 44・11

    • NAID

      10014506032

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anneal Induced Degradation of Amorphous Selenium Characterized by Photoconductivity Measurements2005

    • 著者名/発表者名
      I.Saito, K.Oonuki, T.Yamada, M.Aono, T.Butler, N.L.Rupesinghe, G.A.J.Amaratunga, W.I.Milne, K.Okano
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 44

    • NAID

      10014506032

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Election emission from heavily nitrogen-doped heteroepitaxial chemical vapor deposition diamond2004

    • 著者名/発表者名
      K.Okano, T.Mine, I.Saito, H.Yamaguchi, T.Yamada, A.Sawabe
    • 雑誌名

      The Journal of Vacuum Science and Technology B 11・3

      ページ: 1327-1330

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Diode- and Triode-structure amorphous selenium photodetectors driven by diamond cold cathode2004

    • 著者名/発表者名
      I.Saito, Y.Suzuki, H.Yamaguchi, T.Yamada, K.Okano et al.
    • 雑誌名

      Technical Report of The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers ED2004-202

      ページ: 49-54

    • NAID

      110003205073

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Growth of N-doped heteroepitaxial diamond thin films on iridium for cold cathode2003

    • 著者名/発表者名
      T.Mine, T.Yamada, A.Sawabe, H.Okamura, S.Koizumi, H.Yamaguchi, K.Okano
    • 雑誌名

      Physica status solidi (a) 199

      ページ: 33-38

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Growth of N-doped heteroepitaxial diamond thin films on iridium for cold cathode2003

    • 著者名/発表者名
      T.Mine, T.Yamada, A.Sawabe, H.Okamura, S.Koizumi, H.Yamaguchi, K.Okano
    • 雑誌名

      Phys.stat.sol.(a) 199

      ページ: 33-33

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electron emission from N-doped homo-epitaxially grown diamond2002

    • 著者名/発表者名
      K.Okano, T.Kamio, T.Yamada, A.Sawabe, S.Koizumi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 92

      ページ: 2194-2197

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Amorphous Selenium Photodetector Driven by Diamond Cold Cathode2002

    • 著者名/発表者名
      Y.Suzuki, H.Yamaguchi, Y.Okamura, K.Okano
    • 雑誌名

      IEEE Electron Device Letters 24

      ページ: 16-18

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Triode-structure amorphous selenium photodetector driven by diamond cold cathode2002

    • 著者名/発表者名
      Y.Suzuki, K.Oonuki, H.Yamaguchi, Y.Okamura, K.Okano
    • 雑誌名

      Electron Letters 38

      ページ: 1711-1712

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electron emission from N-doped homo-epitaxially grown diamond2002

    • 著者名/発表者名
      K.Okano, T.Kamio, T.Yamada, A.Sawabe, S.Koizumi
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys. 92

      ページ: 2194-2194

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Photo detecting device using electron emission from diamond2002

    • 著者名/発表者名
      Y.Suzuki, H.Yamaguchi, Y.Okamura, K.Okano
    • 雑誌名

      Electron Device Lett. 24

      ページ: 16-16

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Triode-structure amorphous selenium photodetector driven by diamond cold cathode2002

    • 著者名/発表者名
      Y.Suzuki, K.Oonuki, H.Yamaguchi, Y.Okamura, K.Okano
    • 雑誌名

      Electron.Lett. 38

      ページ: 1711-1711

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Metal-insulator -vacuum type emission from N-containing chemical vapor deposited diamond2001

    • 著者名/発表者名
      K.Okano, T.Yamada, A.Sawabe, S.Koizumi, J.Itoh, G.A.J.Amaratunga
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 79

      ページ: 275-277

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Metal-insulator -vacuum type emission from N-containing chemical vapor deposited diamond2001

    • 著者名/発表者名
      K.Okano, T.Yamada, A.Sawabe, S.Koizumi, J.Itoh, G.A.J.Amaratunga
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 79

      ページ: 275-275

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yamaguchi, B.B Pate, K.Okano: "Broad area uniform electron emission from N-doped homo epitaxially-grown CVD diamond"J.Vac.Sci.Tech.. B21. 1730-1733 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Oonuki, Y.Suzuki, H.Yamaguchi, Y.Okamura, K.Okano: "Amorphous selenium photo-detector with nitrogen (N)-doped diamond cold cathode"J.Vac.Sci.Tech.. B21. 1586-1588 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Yokoyama, X.Li, K.Sheng, A.Mihaila, T.Traikovic, F.Udrea, G.A.J.Amaratunga, K.Okano: "The possibilities of a field effect transistor using diamond for power device application"Appl.Surf.Sci.. 216. 483-489 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Mine, T.Yamada, A.Sawabe, H.Okamura, S.Koizumi, K.Yamaguchi, K.Okano: "Growth of N-doped heteroepitaxial diamond thin films on iridium for cold cathode"phys.stat.sol.(a). 199. 33-38 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Okano, T.Kamio, T.Yamada, A.Sawabe, S.Koizumi: "Electron emission from N-doped homoepitaxially grown diamond"Journal of Applied Physics. 92. 2194-2197 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] R.Horiuchi, K.Okano, N.Rupesinghe, M.Chhowalla, G.A.J.Amaratunga: "Seebeck Measurements of N-Doped Diamond Thin Film"Physica Status Solidi (a). 193. 457-461 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Suzuki, K.Oonuki, H.Yamaguchi, Y.Okamura, K.Okano: "Triode Structure Amorphous Selenium Photodetector Driven by Diamond Cold Cathode"Electronics Letters. 38. 1711-1712 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Suzuki, K.Oonuki, H.Yamaguchi, Y.Okamura, K.Okano: "Amorphous selenium photodetector driven by diamond cold cathode"Electron Device Letters. 24. 16-18 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K. Okano, T. Yamada, A. Sawabe, J. Itoh, G. A. J. Amaratunga: "Metal-insulator-vacuum type electron emission from N-containing 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

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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