| 研究課題/領域番号 |
18H01505
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
村上 勝久 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20403123)
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| 研究分担者 |
山田 洋一 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20435598)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | グラフェン / 六方晶窒化ホウ素 / 化学気相成長 / 電子放出 / 平面型電子放出デバイス / 電子放出デバイス |
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| 研究成果の概要 |
平面型電子放出デバイスで実用化に向けて課題となっていた、電子放出効率、放出電流密度、放出電子のエネルギー広がりの要因である、デバイス内部での電子の非弾性散乱による電子のエネルギー低下を抑制するために、電子の非弾性散乱の少ない原子層物質であるグラフェンと六方晶窒化ホウ素を用いた平面型電子放出デバイスを開発した。その結果、グラフェン電極を用いることで、電子放出効率48.5%と放出電流密度100mA/cm2以上と、従来素子と比較して1万倍の特性向上を達成した。更に、絶縁層に六方晶窒化ホウ素を用いることで、放出電子のエネルギー幅0.18Vの単色化に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、原子層物質であるグラフェンや六方晶窒化ホウ素の電子透過性を活用した平面型電子放出デバイスを提案し、その特性を従来素子と比較して飛躍的に向上させることに成功した。特に、放出電子のエネルギー幅0.18eVは、従来最も単色性の高い電子源であるタングステン冷陰極のエネルギー幅0.3eVを凌駕するものであり、電子顕微鏡や電子線分析装置、半導体製造分野へ与えるインパクトは大きい。また、デバイス内部での電子散乱を放出電子のエネルギー分布から分析することで、従来計測が困難であった10eV帯低エネルギー電子の原子層物質内での電子散乱機構を明らかにでき、学術的にも興味深い知見が得られた。
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