炭化したシャープペンシル芯からの優れた電界電子放出の起源の解明

• 研究課題/領域番号: 15K13356
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 佐々木 正洋 筑波大学, 数理物質系, 教授 (80282333)
• 研究分担者: 山田 洋一 筑波大学, 数理物質系, 講師 (20435598)
• 研究協力者: 樋口 敏春 筑波大学, 数理物質系, 研究員
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 電界電子放出 / グラフェン / 電界放出分布 / エネルギー分布 / 共鳴トンネル / フラーレン / 共鳴トンネル現象 / 電子放出分布

研究成果の概要

炭素系材料からの電界電子放出は、従来の金属材料からのものとは大きく異なるがその起源は明らかになっていない。当初は、炭化したシャープペンシル芯で観測される優れた電子放出特性の機構を明らかにすることを目的としたが、シャープペンシル芯において計測に耐えうる安定したナノスケール尖鋭試料を作製できず機構解明には至らなかった。そこで、良く規定された炭素系材料として、代わりにエミッタ先端に吸着したC60を使用したところ、単一の電子放出点からの電子放出が実現し、この分子特有の超原子分子軌道に類似した電子放出パターンが観測された。これは、炭素系材料からの電子放出を理解する上で重要な知見である。

研究成果

• [雑誌論文] Pt- and Au-induced monodirectional nanowires on Ge(110) (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, Y. Yamada, M. Sasaki, S. Sakai, Y. Yamauchi
  • 雑誌名: Surf. Sci. 巻: 653 ページ: 71-75
  • DOI: 10.1016/j.susc.2016.05.009
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Overlapping of Frontier Orbitals in Well-Defined DNTT and Picene Monolayers (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuri Hasegawa, Yoichi Yamada, Takuya Hosokai, Yutaka Wakayama, Koswattage Rasika, Masahiro Yano and Masahiro Sasaki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 120 号: 38 ページ: 21536-21542
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b06838
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thickness and Substrate Dependent Thin Film Growth of Picene and Impact on the Electronic Structure (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Hosokai, A. Hinderhofer, F. Bussolotti, K. Yonezawa, C. Lorch, T. Watanabe, A. Vorobiev, Y. Hasegawa, Y. Yamada, Y. Kubozoro, A. Gerlach, S. Kera, F. Schreiber, N. Ueno
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 119 号: 52 ページ: 29027-29037
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b10453
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Probing interlayer interactions between graphene and metal substrates by Supersonic Rare-Gas Atom Scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Shichibe, Y. Satake, K. Watanabe, A. Kinjyo, A. Kunihara, Y. Yamada, M Sasaki, W. W. Hayes and J. R. Manson
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 91 号: 15 ページ: 155403-155403
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.155403
  • NAID: 120007130291
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In situ synchrotron radiation photoemission study of ultrathin surface oxides of Ge(111)-c(2 ' 8) induced by supersonic O2 beams (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryuta Okada, Akitaka Yoshigoe, Yuden Teraoka, Yoichi Yamada, and Masahiro Sasaki
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 8 号: 2 ページ: 025701-025701
  • DOI: 10.7567/apex.8.025701
  • NAID: 210000137404
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] GOS(Graphene-Oxide-Semiconductor)型電子源の電子放出特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 飯島 拓也、田中 駿丞、長尾 昌善、根本 善弘、竹口 雅樹、山田 洋一、佐々木 正洋、藤田 淳一、村上 勝久
  • 学会等名: 第64回応用物理学春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] ペンタセン単結晶上のC60/Pn積層膜の界面制御と励起子ダイナミクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩澤 柾人、長谷川 友理、細貝 拓也、松崎 弘幸、小金澤 智之、山田 洋一、佐々木 正洋
  • 学会等名: 第64回応用物理学春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 吸着C60 からの電界電子放出 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々木正洋
  • 学会等名: 第１４回真空ナノエレクトロニクスシンポジウム
  • 発表場所: 浜松アクトタワー（静岡県浜松市）
  • 年月日: 2017-03-02
• [学会発表] Hydrogen adsorption on electron-doped fullerenes observed with helium atom scattering (2016)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Sasaki and Yoichi Yamada
  • 学会等名: 2016 Global Research Efforts on Energy and Nanomaterials (GREEN 2016)
  • 発表場所: Taipei, TAIWAN
  • 年月日: 2016-12-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 炭素系材料からの電子放出の機構解明の試み (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木正洋・山田洋一・樋口敏春・麻薙 健・安達 学・西山裕二・明神拓真
  • 学会等名: 電子デバイス研究会（ED）電子管と真空ナノエレクトロニクス及びその評価技術
  • 発表場所: 三重大学（三重県津市）
  • 年月日: 2016-10-25
• [学会発表] 時間依存密度汎関数法によるカーボン系エミッタのフィールドエミッション電流の計算 (第2報) (2016)
  • 著者名/発表者名: 樋口敏春，佐々木正洋・山田洋一
  • 学会等名: 電子デバイス研究会（ED）電子管と真空ナノエレクトロニクス及びその評価技術
  • 発表場所: 三重大学（三重県津市）
  • 年月日: 2016-10-25
• [学会発表] Superior field emission from carbon related nano-materials not only caused by their sharp shapes (2016)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Sasaki and Yoichi Yamada
  • 学会等名: The 11th. International Vacuum Electron Sources Conference (IVESC 2016)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Field emission from C60 molecules deposited on a W tip (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuji Nishiyama, Manabu Adachi, Ken Asanagi, Takuma Myojin, Yoichi Yamada, Masahiro Sasaki
  • 学会等名: The 11th. International Vacuum Electron Sources Conference (IVESC 2016)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] Field emission from nano-carbons (2016)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Sasaki
  • 学会等名: 2016 YOUNG RESEARCHERS IN VACUUM MICRO, NANO ELECTRONICS
  • 発表場所: Saint Petersburg, Russia
  • 年月日: 2016-10-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] FIM/FEMを用いた先鋭化したシャープペンシル芯の構造評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 明神拓真、安達学、麻薙健、山田洋一、佐々木正洋
  • 学会等名: 2015年真空・表面科学合同講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 尖鋭構造を持たない炭素膜からの電界放出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀江翔太、麻薙健、明神拓真、山田洋一、佐々木正洋
  • 学会等名: 2015年真空・表面科学合同講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Detailed investigations of field emission from vacuum arc-prepared carbon emitters with no sharp protrusions (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Horie, K. Asanagi, T. Myojin, Y. Yamada and M. Sasaki
  • 学会等名: The 28th International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC 2015)
  • 発表場所: 中国、広州
  • 年月日: 2015-06-13
  • 国際学会