ダイヤモンドpn接合を利用した負性電子親和力デバイスの研究開発

• 研究課題/領域番号: 21360174
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 小泉 聡 独立行政法人物質・材料研究機構, 光・電子材料ユニット, 主幹研究員 (90215153)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2011年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2010年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2009年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
• キーワード: 電子デバイス / 集積回路 / ダイヤモンドpn接合 / 負性電子親和力 / ダイヤモンド / CVD / pn接合 / 冷陰極

研究概要

負性電子親和力を利用した高効率な冷陰極の開発をダイヤモンドのpn接合を用いて行った。水素終端のp型ダイヤモンド表面を電子放出面として形成されたpn接合冷陰極からは最大で7.5%以上の電子放出効率が高い時間安定性を持って得られた。放出電子のエネルギーはp型ダイヤモンドのフェルミ準位を基準に4.1 eV程度であり、pn接合から注入された電子が伝導帯をドリフトして負性電子親和力を持つp型ダイヤモンド表面から放出されていることが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Forward tunneling current in{111}-oriented homoepitaxial diamond p-n junction (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Garino, T. Teraji, A. Lazea and S. Koizumi
  • 雑誌名: Diamond & Related Materials 巻: 21 ページ: 33-36
  • 査読あり
• [雑誌論文] Forward tunneling current in {111}-oriented homoepitaxial diamond p-n junction (2012)
  • 著者名/発表者名: Yiuri Garino
  • 雑誌名: Diamond & Related Materials 巻: 21 ページ: 33-36
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2011.10.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement in emission efficiency of diamond deep-ultraviolet light emitting diode (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiharu Makino
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 巻: 99 号: 6 ページ: 61-110
  • DOI: 10.1063/1.3625943
  • 査読あり
• [雑誌論文] 工業用ダイヤモンドのpn接合と光電子デバイスへの応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小泉聡
  • 雑誌名: 月刊マテリアルステージ(技術情報協会) 巻: 10(7) ページ: 66-67
• [雑誌論文] Light intensity dependence of photocurrent gain in single-crystal diamond detectors (2010)
  • 著者名/発表者名: MY.Liao, X.Wang, T.Teraji, S.Koizumi, Y.Koide
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 81(3) ページ: 33304-33304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of shallow traps on the reverse current of diamond Schottky diode : An electrical transient study (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Garino, T.Teraji, S.Koizumi, Y.Koide, T.Ito
  • 雑誌名: PHYSICA STATUS SOLIDI A 巻: 207(6) ページ: 1460-1463
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suspended Single-Crystal Diamond Nanowires for High-Performance Nanoelectromechanical Switches (2010)
  • 著者名/発表者名: MY.Liao, S.Hishita, E.Watanabe, S.Koizumi, Y.Koide
  • 雑誌名: ADVANCED MATERIALS 巻: 22(47) ページ: 5393-5393
  • 査読あり
• [雑誌論文] 人工衛星搭載ダイヤモンドPINセンサー (2010)
  • 著者名/発表者名: 小泉聡
  • 雑誌名: ニューダイヤモンド(JNDF) 巻: 26(3) ページ: 44-45
• [雑誌論文] Images and Energy Distributions of Electrons Emitted from a Diamond pn-Junction Diode (2009)
  • 著者名/発表者名: Shozo Kono, Satoshi Koizumi
  • 雑誌名: Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 7 ページ: 660-664
  • NAID: 130004934075
  • 査読あり
• [雑誌論文] Images and Energy Distributions of Electrons Emitted from a Diamondpn-Junction Diode (2009)
  • 著者名/発表者名: Shozo Kono, Satoshi Koizumi
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 7 ページ: 660-664
  • NAID: 130004934075
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rectifying properties and photoresponse of CVD diamond p(i)n-junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: Ken Haenen, Andrada Lazea, Milos Nesladek, Satoshi Koizumi
  • 雑誌名: PHYSICA STATUS SOLIDI A 3(6) ページ: 208-210
  • 査読あり
• [学会発表] Incorporation efficiencies of phosphorous for CVD diamond (2012)
  • 著者名/発表者名: 小泉聡
  • 学会等名: Hasselt Diamond Workshop 2012
  • 発表場所: The cultuurcentrum Hasselt, Hasselt, Belgium
  • 年月日: 2012-03-14
• [学会発表] ダイヤモンドpn接合陰極の動作特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小泉聡
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス,山形市
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] リンドープn型ヘテロエピダイヤモンド(001)表面エネルギーバンドダイヤグラム (2011)
  • 著者名/発表者名: 河野省三
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス,山形市
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Emission current stability of diamond pn-junction cathode (2011)
  • 著者名/発表者名: 小泉聡
  • 学会等名: NDNC 2011
  • 発表場所: くにびきメッセ、島根県松江市
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] Injection Mechanism in {111}-oriented homoepitaxial diamond p-n junction (2011)
  • 著者名/発表者名: Yiuri Garino
  • 学会等名: NDNC 2011
  • 発表場所: くにびきメッセ、島根県松江市
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] Electronic structures of a phosphorus-doped n-type hetero-epitaxial diamond (001) surface (2011)
  • 著者名/発表者名: 河野省三
  • 学会等名: NDNC 2011
  • 発表場所: くにびきメッセ、島根県松江市
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] Emission current stability of diamond pn junction cathode (2011)
  • 著者名/発表者名: 小泉聡
  • 学会等名: 2011 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: Moscone West, San Francisco, USA
  • 年月日: 2011-04-27
• [学会発表] High quality p-type {111} homoepitaxial diamond thin films produced for diamond based devices (2011)
  • 著者名/発表者名: Andrada Lazea
  • 学会等名: 2011 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: Moscone West, San Francisco, USA
  • 年月日: 2011-04-27
• [学会発表] ダイヤモンドpn接合陰極の放出電流安定性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小泉聡
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Emission current stability of diamond pn-junction cathode (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koizumi
  • 学会等名: Hasselt Diamond Workshop 2011
  • 発表場所: ハッセルト文化センター、Hasselt(ベルギー)
  • 年月日: 2011-02-23
• [学会発表] ダイヤモンドPN接合電子放出ダイオード (2010)
  • 著者名/発表者名: 小泉聡
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会応用電子物性分科会/薄膜・表面物理分科会シンポジウム
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス(長崎県)
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] ダイヤモンドPN接合電子放出ダイオード (2010)
  • 著者名/発表者名: 小泉聡
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会 応用電子物性分科会/薄膜・表面物理分科会シンポジウム
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス(長崎県)(招待講演)
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] An application of diamond pn junction-Electron emission from diamond pn junction- (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koizumi
  • 学会等名: 4th International Conference on New Diamond and Nano Carbons(NDNC2010)
  • 発表場所: Garden Hotel Suzhou, Suzhou City(中国)
  • 年月日: 2010-05-16
• [学会発表] An application of diamond pn junction-Electron emission from diamond pn junction- (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Koizumi, S.Kono
  • 学会等名: 4th International Conference on New Diamond and Nano Carbons (NDNC2010)
  • 発表場所: Garden Hotel Suzhou, Suzhou City(中国)(招待講演)
  • 年月日: 2010-05-16
• [学会発表] Effect of water absorption to the electron emission from diamond pn junction (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koizumi
  • 学会等名: Hasselt Diamond Workshop 2010
  • 発表場所: ハジセルト文化センター、Hasselt、ベルギー
  • 年月日: 2010-02-22
• [学会発表] Efficient NEA cathode operation of diamond pn junction (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koizumi
  • 学会等名: 16^<th> International Display workshops(IDW' 09)
  • 発表場所: 宮崎県フェニックスシーガイアリゾート(宮崎県)
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] Efficient NEA cathode operation of diamond pn junction (招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koizumi, Shozo Kono
  • 学会等名: 16^<th> International Display workshops (IDW '09)
  • 発表場所: 宮崎県フェニックスシーガイアリゾート(宮崎県)
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] ダイヤモンドpn接合冷陰極特性に対する水吸着の影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小泉聡
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学(富山県)
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] n-Type Doping and Related Results for Opto-electronic Applications of Diamond (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koizumi
  • 学会等名: 2009 New Diamond and Nano Carbons Conference
  • 発表場所: Grand Traverse Resort & Spa, Traverse City, Michigan, USA
  • 年月日: 2009-06-08
• [学会発表] n-Type Doping and Related Results for Opto-electronic Applications of Diamond (基調講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Koizumi
  • 学会等名: 2009 New Diamond and Nano Carbons Conference
  • 発表場所: Grand Traverse Resort & Spa, Traverse City, Michigan, USA
  • 年月日: 2009-06-08