カーボンナノチューブ電界放射電子源の研究

• 研究課題/領域番号: 14750269
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・機器工学
• 研究機関: 北海道東海大学
• 研究代表者: 吉本 智巳 北海道東海大学, 工学部, 助教授 (60230819)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2004年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2003年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2002年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: carbon nanotube / 電界放射 / FEA / 単一電子源 / 放射電流ノイズ / 熱処理 / 電界放射像 / カーボンナノチューブ / 電子源 / Si突起 / 電流変動 / 圧力 / 表面状態 / 電子源アレー / フラットパネルディスプレー / 吸着 / 放射電流変動 / 電界放射顕微鏡 / CVD

研究概要

電界放射型フラットパネルディスプレ用の電子源として,カーボンナノチューブ(CNT)をSi突起先端に成長した電子源アレー(FEA)からの電界放射特性を評価した.昨年度は電界放射が起る閾値電圧および放射電流の安定性の評価を実施した.今津度はこれを更に進め電界放射電流のノイズとその低減化方法について検討した.
その結果,放射電流がアレー内で実効的に動作している電子源数に比例するならば,そのノイズ振幅は放射電流の平方根の逆数に比例することがわかった.これは電気回路論的な理論をもとに説明することができた.これについてはJ. Vac. Sci. Technol. B22(3),1338-1341(2004)にて発表した.また,個々のCNT電子源からの電界放射特性がアレー化した場合に放射電流の安定性に大きな影響を与えるので,単一のCNT電子源を製作し,その電界放射特性を調べた.熱処理によって表面状態が変化することを電界放射顕微鏡の放射像から確認することができた.それにともない,Fowler-Nordheim (F-N)プロットも熱処理により大きく変化することが分かった.高温の熱処理(1000℃)によって電界放射電流の時間変動(ノイズ)は小さくなることがわかった.この結果からCNT FEAにおいても高温での熱処理によって,放射電流の安定性が改善されることが期待できると考えられる.これについては,Diamond 2004 (September 12-17,2004,Riva Del Garda Italy,15.2.9)にて発表した.

研究成果

• [雑誌論文] Field - Emission Characteristics from Carbon Nanotube Field Emitter Arrays (CNT FEAs) Grown on Silicon Emitters (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshimoto, D.Kamimaru, H.Iwasaki, T.Iwata, K.Matsumoto
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Science and Technology B B22(3) ページ: 1338-1341
• [雑誌論文] Field-Emission Characteristics from Carbon Nanotube Single Emitter Grown on Si Cone (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshimoto, T.Iwata, K.Matsumoto
  • 雑誌名: 15th European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes, Nitrides & Silicon Carbide
• [文献書誌] T.Yoshimoto, D.Kamimaru, H.Iwasaki., T.Iwata., K.Matsumoto: "Field - Emission Characteristics from Carbon Nanotube Field Emitter Arrays (CNT FEAs) Grown on Silicon Emitters"Journal of Vacuum Science and Technology B. 印刷中. (2004)
• [文献書誌] T.Yoshimoto, T.Iwata, K.Matsumoto: "Field-Emission Characteristics from Carbon Nanotube Single Emitter Grown on Si Cone"15th European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Garbon Nanotubes, Nitrides & Silicon Carbide. 受理. (2004)
• [文献書誌] 吉本, 岩田, 松本: "Si突起先端に成長したカーボンナノチューブ陰極からの電子放射特性の熱処理による変化"第44回真空に関する連合講演会,機会振興会館. 13P-87. 112-112 (2003)
• [文献書誌] T.Yoshimoto, D.Kamimaru, H.Iwasaki., T.Iwata., K.Matsumoto: "Field - Emission Characteristics from Carbon Nanotube Field Emitter Arrays (CNT FEAs) Grown on Silicon Emitters"16th Technical Digest of Int. Vacuum Microelectronics Conference. 221-222 (2003)
• [文献書誌] 吉本, 紙丸, 岩田, 松本: "Si突起に成長したCNT FEAからの電界放射電流の変動特性"第43回真空に関する連合講演会講演予稿集. 205-206 (2002)
• [文献書誌] 紙丸, 吉本, 岩田, 安森, 催, 飯田: "Diamond Like Carbonからの電子放射特性"電気関学会北海道支部連合大会講演論文集,北見工業大学. 134-134 (2002)
• [文献書誌] T.Yoshimoto, D.Kamimaru, H.Iwasaki, T.Iwata, K.Matsumoto: "Field Emission Properties from Carbon Nanotube Field Emitter Arrays (CNT FEAs) Grown on Si Emitters"International Vacuum Microelectronics Conference 2003, Osaka. (発表予定). (2003)