| 研究課題/領域番号 |
03452177
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
高橋 幸郎 埼玉大学, 工学部, 助教授 (10124596)
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| 研究分担者 |
平塚 信之 埼玉大学, 工学部, 助教授 (20114217)
竹内 智 埼玉大学, 工学部, 教授 (50010963)
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| キーワード | マイクロチャネルプレ-ト / 電子増倍 / シリコン異方性エッチング / 半導体微細加工技術 / CVD |
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| 研究概要 |
シリコン単結晶基板を用いて半導体微細加工技術による電子増倍素子であるマイクロチャネルプレ-ト(MCP)の製法及びその特性に関し、基礎的な知見を得ることができた。すなわちMCPの基本的構造であるマイクロチャネルの形成において、(110)単結晶シリコンに対するアルカリ異方性エッチングを適用したが、高アスペクト比のチャネルを形成するには横方向のエッチング速度を1/100以下に抑える必要がある。本研究ではこの条件として(1)エッチング液中へのシリコン溶解量が増加するとエッチング選択性が向上する。(2)チャネルパタ-ンと(111)方向とのアライメントエラ-が増すとサイドエッチングが増加する。(3)エッチング面に対するエッチング液の供給状態がエッチング選択性に影響するという3点が重要な因子であることを明らかにした。これらの条件を満たすことにより厚さ200μmのシリコン基板に対し、12μm幅のチャネル(アスペクト比16.7)を再現性良く形成することが可能となった。
電子増倍膜を微細なチャネル内壁に形成する技術として、高鉛ガラスを化学的気相成長法(CVD)により形成することを試みた。原料ガスとして、テトラエチル鉛、テトラエトキシシランを用い、これらのガス組成により、鉛含有量を任意に可変させることができた。またチャネル内に加速電界を形成するのに必要な鉛の還元に関しても、適切な還元条件を選ぶことにより、電子増倍膜の抵抗率を制御できることが分かった。
チャネルの構造としては単一スリット構造の他に(110)面と交差する2方向の(111)面を利用して、シリコン基板の表裏からエッチングにより作られる交差スリット構造の試作を行った。これは交差するチャネルが互いに結合しているため機械的に極めて強固であり、大口径MCPを作成する場合有望な構造といえる。
試作したMCPの電子倍利得として、単一スリット構造のもので約3〜5倍、交差型で10倍、MCPを2段重ねたもので19倍が得られている。現在MCPの耐圧不足により印加電圧が低いため増倍率は低いが今後耐圧の向上により増倍率の増加は可能である。
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