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面放出形シリコン弾道電子源の開発と平面ディスプレイへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 13355016
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 電子デバイス・機器工学
研究機関東京農工大学

研究代表者

越田 信義  東京農工大学, 工学部, 教授 (50143631)

研究分担者 菰田 卓哉  松下電工株式会社, 先行技術研究所, 主幹技師(研究職)
研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
41,730千円 (直接経費: 32,100千円、間接経費: 9,630千円)
2002年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2001年度: 30,290千円 (直接経費: 23,300千円、間接経費: 6,990千円)
キーワードシリコン / 陽極酸化 / ナノ結晶シリコン / 弾道電子 / 冷電子放出 / 多結晶シリコン膜 / 平面ディスプレイ / 固体面発光素子 / ポーラスシリコン / 高電界伝導 / 多重トンネル効果 / 面放出冷電子源 / 蛍光体励起
研究概要

本年度実施計画の下記の3項目について以下の成果が得られている。
(1)弾道電子放出の高効率化と安定化
・ナノ結晶シリコン層の構造制御,陽極酸化条件の最適化およびトップコンタクト形成のクリーンプロセス化などにより,ナノ結晶シリコン層での弾道電子生成効率を向上させた。また,弾道輸送の機構を飛行時間法と計算機シミュレーションなどによって解析し,弾道電子の生成を実証した。
・これらを基に,素子表面の不動態化とナノ結晶層のアニール処理により,エミッション直流動作寿命を大幅に改善できた。
(2)自発光平面ディスプレイの試作と評価
・特性を向上させた弾道電子源アレイを励起源とし,発光波長がRGBの蛍光体スクリーンと対向させた2.6インチフラットパネルディスプレイを試作し,単純マトリクス法によるフルカラー映像表示動作を確認した。
・電子放出の動的応答性,真空度依存性,表示パターンのクロストークなどの基本特性を解析し,平面ディスプレイへの適合性が検証された。
(3)多結晶シリコン膜による素子の開発
・低コストガラス基板上に堆積した多結晶シリコン膜による平面ディスプレイを念頭においた低温プロセス技術を確立し,素子大面積化の基盤技術を固めた。それを基に,高精細のフラットパネルを作製し,フルカラー映像表示への見通しを得た。
・以上の知見を発展させ,選択的面放出弾道電子源としての有用性をディスプレイ以外の応用について検討し、微細加工への有用性を確認した。さらに,蛍光体薄膜を素子表面に積層した素子を作製し,弾道電子を真空に放出させることなく固体内で励起源として利用する発光方式の有効性を実験的に明らかにした。

報告書

(3件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (39件)

  • [文献書誌] N.Koshida, N.Matsumoto: "Fabrication and quantum properties of nanostructured silicon"Materials Science and Engineering. R40. 169-205 (2003)

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  • [文献書誌] N.Koshida et al.: "Photon, electron, and ultrasonic emission from nanocrystalline porous silicon"Materials Research Society Symposium Proc.. 737(In press). (2003)

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  • [文献書誌] Y.Nakajima et al.: "Generation of ballistic electrons in nanocrystalline porous silicon layers and its application to a solid-state planar luminescent device"Applied Physics Letters. 81. 2472-2474 (2002)

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  • [文献書誌] T.Komoda et al.: "Development of a low-temperature process of ballistic surface-emitting display (BSD) on a glass substrate"Society for Information Display Digest of Technical Papers. 33. 1128-1131 (2002)

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  • [文献書誌] Y.Nakajima et al.: "A solid-state light-emitting device based on excitation of ballistic electrons generated in nanocrystalline porous poly-silicon films"Japanese Journal of Applied Physics. 41. 2707-2709 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ichihara et al.: "Development of ballistic electron cold cathode by a low-temperature processing of polycrystalline silicon films"Journal of Crystal Growth. 237-239. 1915-1919 (2002)

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  • [文献書誌] B.Gelloz, N.Koshida: "Handbook of Luminescence, Display Materials, and Nanocomposites, Chapter V, Electroluminescence of nanocrystalline porous silicon devices"American Scientific Publishers(In press). (2003)

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  • [文献書誌] N. Koshida and N. Matsumoto: "Fabrication and Quantum Properties of Nanostructured Silicon"Materials Sci. and Eng.. R19. 169-205 (2002)

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  • [文献書誌] Y. Nakajima, A. Kojima, and N. Koshida: "Generation of ballistic electrons in nanocrystalline porous silicon layers and its application to a solid-state planar luminescent device"Appl. Phys. Lett.. 81. 2472-2474 (2002)

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  • [文献書誌] Y. Osaka, K. Kohno, H. Mizuno, and N. Koshida: "Physical properties of SiO2-doped Si films and electroluminescence in metal/SiO2-doped Si/p-Si diodes"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 7481-7486 (2002)

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  • [文献書誌] Kouichi Yamada, Kenji Goto, Yoshiki Nakajima, Nobuyoshi Koshida, and Hiroyuki Shinoda: "A Sensor Skin using Wire-Free Tactile Sensing Elements Based on Optical Connection"Proc. SICE 2002. 319-322 (2002)

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  • [文献書誌] N. Asamura, U. K. Saman Keerthi, T. Migita, N. Koshida, and H. Shinoda: "Intensifying Thermally Induced Ultrasound Emission"Proc. 19th Sensor Symposium, IEEJ, Tokyo. 477-482 (2002)

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  • [文献書誌] T. Komoda, Y. Honda, T. Ichihara, T. Hatai, Y. Takegawa, Y. Watabe, and K. Aizawa: "Development of a Low Temperature Process of Ballistic Electron Surface-Emitting Display (BSD) on a Glass Substrate"Soc. for Information Display Int. Symp., Digest of Technical Papers. 33. 1128-1131 (2002)

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  • [文献書誌] T. Ichihara, Y. Honda, K. Aizawa, T. Komoda and N.Koshida: "Development of ballistic electron cold cathode by a low temperature processing of polycrystalline silicon films"J. Crystal Growth. 237-239. 1915-1919 (2002)

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  • [文献書誌] Y. Nakajima, A. Kojima, and N. Koshida: "A solid-state light-emitting device based on excitation of ballistic electrons generated in nanocrystalline porous poly-silicon films"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 2707-2709 (2002)

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  • [文献書誌] T. Migita and N. Koshida: "Transient and stationary characteristics of thermally induced ultrasonic emission from nanocrystalline porous silicon"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 2588-2590 (2002)

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  • [文献書誌] N. Koshida, A. Kojima, T. Migita, and Y. Nakajima: "Multi functional properties of nanocrystalline porous silicon as a quantum-confined material(invited)"Materials Sci. and Eng.. C724. 285-289 (2002)

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  • [文献書誌] A. Kojima, X. Sheng, and N. Koshida: "Analyses of ballistic electron transport in nanocrystalline porous silicon"Mat. Res. Soc. Proc.. 638. F. 3. 3. 1-6 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Komoda, T. Ichihara, Y. Honda, K. Aizawa, and N. Koshida: "Ballistic Electron Surface-Emitting Cold Cathode by Porous Polycrystalline Silicon Film Formed on Glass Substrate (Invited)"Mat. Res. Soc. Proc.. 638. F. 4. 1. 1-12 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Nakajima, A. Kojima, and N. Koshida: "A Novel Solid-State Light-Emitting Device Based on Ballistic Electron Excitation"Mat. Res. Soc. Proc.. 638. F. 4. 2. 1-6 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Toriumi, M. Takahashi, and N. Koshida: "A Significant Change in Refractive Index of Nanocrystalline Porous Silicon Induced by Carrier Injection"Mat. Res. Soc. Proc.. 638. F. 8. 3. 1-6 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Koshida, J. Kadokura, M. Takahashi, and K. Imai: "Stabilization of Porous Silicon Electroluminescence by Surface Capping with Silicon Dioxide Films"Mat. Res. Soc. Proc.. 638. F. 13. 3. 1-6 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A. Kojima and N. Koshida: "Evidence of enlarged drift length in nanocrystalline porous silicon layers by time-of-flight measurements"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 366-368 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Komoda, Y. Honda, T. Hatai, Y. Watabe, T. Ichihara, K. Aizawa, and N. Koshida: "Fabrication of ballistic electron surface-emitting display on glass substrates (Invited)"Soc. for Information Display Int. Symp., Digest of Technical Papers. 32. 188-191 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Asamura, T. Shinohara, Y. Tojo, N. Koshida, and H. Shinoda: "Necessary Spatial Resolution for Realistic Tactile Feeling Display"Proc. 2001 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. 1851-1856 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Koshida, T. Migita, Y. Kishimoto, M. Fuchigami, and H. Shinoda: "Novel ultrasonic technology by nanocrystalline porous silicon (Invited)"Proc. Int. Electrochem. Soc. Symp.. PV2000-25. 326-332 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Koshida, N.Matsumoto: "Fabrication and quantum properties of nanostyuctured silicon"Materials Science and Engineering R. 40. 169-205 (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] N.Koshida et al.: "Photon, electron, and ultrasonic emission from nanocrystalline porous silicon"Materials Research Society Symposium Proc.. 727(in press). (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nakajima, A.Kojima, N.Koshida: "Generation of ballistic electrons in nanocrystalline porous silicon layers and its application to a solid-state planar luminescent device"Applied Physics Letters. 81. 2472-2474 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Komoda et al.: "Development of a low-temperature process of ballistic electron surface-emitting display (BSD) on a glass substrate"Society for Information Display Digest of Technical Papers. 33. 1128-1131 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nakajima et al.: "A solid-state light-emitting device based on excitation of ballistic electrons generated in nanocrystalline porous poly-si films"Japanese Journal of Applied Physics. 41. 2707-2709 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ichihara et al.: "Development of ballistic electron cdd cathode by a low temperature processing of polycrystalline silicon films"Journal of Crystal Growth. 237-239. 1915-1919 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] B.Gelloz, N.Koshida: "Handbook of Luminescence, Display Materials, and Nonocomposites"Electroluminescence of nanocrystalline porous silicon devices (in press). (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] N.Koshida: "Multifunctional properties of nanocrystalline porons silicon as a quantum-confined material(Invited)"Materials Sci. & Eng. C. 724. 285-289 (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nakajima, A.Kojima, N.Koshida: "A solid-state light-emitting device based on excitation of ballistic electrons generated in nanocrystalline porons poly-silicon films"Jpn. J. Appl. Phys.. 41(in press). (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Migita, N.Koshida: "Transient and stationary characteristics of thermally induced ultrasonic emission from nanocrystalline porons silicon"Jpn. J. App. Phys.. 41(in press). (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Komoda, T.Ichihara, Y.Honda, K.Aizawa, N.Koshida: "Ballistic electron surface-emitling cold cathode by porons polycrystalline silicon film formed on glass substrate(Invited)"Materials Res. Soc. Symp. Proc.. 638. F.4.1.1-12 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nakajima, A.Kojima, N.Koshida: "A novel solid-state light-emitting device based on ballistic electrons excitation"Materials Res. Soc. Symp. Proc.. 638. F.4.2.1-6 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Komoda, Y.Honda, T.Hatai, Y.Watabe, T.Ichihara, K.Aizawa, N.Koshida: "Fabrication of ballistic electron surface-emitling display on glass substrates(Invited)"Soc. Information Display, Digest of Tech. Papers. 32. 188-191 (2001)

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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