高効率エネルギー源開発に向けた低仕事関数表面の創成

• 研究課題/領域番号: 15K21048
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器; 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 増澤 智昭 静岡大学, 電子工学研究所, 助教 (40570289)
• 研究協力者: 山田 貴壽 ; 岡野 健
• 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 熱電変換 / 真空デバイス / 電子源 / 低仕事関数 / ダイヤモンド / PETE / 炭素表面 / 表面 / 電子放出 / TEC / 発電素子

研究成果の概要

本研究では，真空管型発電デバイスへの応用を目指して低仕事関数表面の形成を試みた。発電効率がコレクターの仕事関数に大きく依存するため，仕事関数が小さく高温でも安定な表面が求められていた。
高温でも安定な表面として炭素表面に注目し，ナノダイヤモンドを利用した炭素形成表面の作成方法を確立した。また，仕事関数の評価と発電デバイス応用のための最適化として，ヒ化ガリウムのセシウム終端表面と，n型単結晶ダイヤモンド表面の評価を行った。これにより，低仕事関数表面の高温での安定性や，ダイヤモンド内部での電位勾配による発電効率の低下等，発電効率改善のための指標を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Modification of internal barrier in hydrogen-terminated heavily phosphorus-doped diamond for field emission (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Masuzawa, Y. Kudo, H. Mimura, Y. Neo, K. Okano, T. Yamada
  • 雑誌名: physica status solidi (a) 巻: 213 号: 8 ページ: 2063-2068
  • DOI: 10.1002/pssa.201600099
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electron emission from conduction band of heavily phosphorus doped diamond negative electron affinity surface (2016)
  • 著者名/発表者名: Takatoshi Yamada, Tomoaki Masuzawa, Hidenori Mimura and Ken Okano
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 49 号: 4 ページ: 045102-045102
  • DOI: 10.1088/0022-3727/49/4/045102
  • 査読あり
• [学会発表] Development of an amorphous selenium based photoconductor and its application in a high-sensitivity photodetector (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Masuzawa, T. Ebisudani, J. Ochiai, I. Saito, T. Yamada, D. H. C. Chua, H. Mimura, K. Okano
  • 学会等名: SPIE Optics+Photonics 2016
  • 発表場所: San Diego Convention Center, San Diego, USA
  • 年月日: 2016-08-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] GaAs負性電子親和力カソードの応答速度について (2016)
  • 著者名/発表者名: 光野圭悟, 増澤智昭, 畑中義式, 根尾陽一郎, 三村秀典
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス，東京都目黒区
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Surface activation of GaAs photocathode and its photoemission characteristics (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Masuzawa, K. Mitsuno, Y. Hatanaka, Y. Neo and H. Mimura
  • 学会等名: The 22nd International Display Workshop
  • 発表場所: Lake Biwa Otsu Prince Hotel,Otsu,Japan
  • 年月日: 2015-12-09
  • 国際学会
• [学会発表] GaAsフォトカソードの表面活性過程と分光感度特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増澤智昭, 光野圭悟, 畑中義式, 根尾陽一郎, 三村秀典
  • 学会等名: 電子情報通信学会電子デバイス研究会
  • 発表場所: 名城大学名駅サテライト，愛知県名古屋市
  • 年月日: 2015-10-22
• [学会発表] 高濃度窒素添加ダイヤモンドを用いた電子源の試作 ～ 鋳型成長を用いた電極一体・平板型エミッターの製作 ～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 胡谷大志, 増澤智昭, 山田貴壽, 落合潤, 斎藤市太郎, 岡野健
  • 学会等名: 電子情報通信学会電子デバイス研究会
  • 発表場所: 名城大学名駅サテライト，愛知県名古屋市
  • 年月日: 2015-10-22
• [学会発表] GaAs負性電子親和力カソードの活性化過程における放出電子エネルギー分布 (2015)
  • 著者名/発表者名: 光野圭悟, 増澤智昭, 畑中義式, 根尾陽一郎, 三村秀典
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場，愛知県名古屋市
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Development of arrayed diamond emitter for photo imaging application (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Masuzawa, T. Ebisudani, A. Ohata, J. Ochiai, I. Saito, T. Yamada, H. Wang, T. Loh, D. Chua, H. Mimura and K. Okano
  • 学会等名: 28th International Vacuum Nanoelectronics Conference
  • 発表場所: Sun Yat-sen University,Guangzhou,China
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of graphite field emitter inflamed at high temperature (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Neo, T. Masuzawa, Y. Iwai, A. Jozuka, T. Nakamura, T. Aoki, H. Mimura
  • 学会等名: 28th International Vacuum Nanoelectronics Conference
  • 発表場所: Sun Yat-sen University,Guangzhou,China
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] Activation process of GaAs NEA Photocathode and its spectral sensitivity (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Mitsuno, T. Masuzawa, Y. Hatanaka, Y. Neo and H. Mimura
  • 学会等名: 28th International Vacuum Nanoelectronics Conference
  • 発表場所: Sun Yat-sen University,Guangzhou,China
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] Work function modulations of h-BN using graphene for field emitters (2015)
  • 著者名/発表者名: T.Yamada, M. Hasegawa, T.Masuzawa, Y.Neo, H.Mimura, T.Ebisudani, K. Okano and T. Taniguchi
  • 学会等名: 9th International Conference on New Diamond and Nano Carbons
  • 発表場所: Shizuoka Convention & Arts Center,Shizuoka,Japan
  • 年月日: 2015-05-24
  • 国際学会