仕事関数制御による平面トンネル陰極の高輝度化に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450130
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐藤 信之 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (10178759)
• 研究分担者: 嶋脇 秀隆 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (80241587) ; 江上 典文 ATR, 環境適応通信研究所, 室長 ; 横尾 邦義 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (60005428)
• キーワード: MOS / トンネル冷陰極 / 仕事関数 / 高輝度 / 電界放射陰極 / 電子放射 / GaAs / AlAs超格子構造 / 量子井戸

研究概要

1.MOSトンネル陰極の実効的な仕事関数を独立に制御するため、従来のMOSトンネル陰極にさらにゲート電極を加えた、2段ゲートMOSトンネル陰極を試作した。2段目のゲート電極に印加する電圧を増加させるに従い、エミッション電流が増加するという実験結果から、2段ゲート構造にすることにより、MOSトンネル陰極の実効的な仕事関数を独立に制御することが可能であることがわかった。
2.電界放射陰極に適切な材料をコーティングすることにより、その電界放射陰極の実効的な仕事関数をコーティング前の電界放射陰極の仕事関数より低下させることができることがわかった。また、コーティング後の電界放射陰極の実効的な仕事関数は、電界放射陰極材料からコーティング材料への電子の注入に対する障壁、コーティング材料の比誘電率、コーティング材料の電子親和力の3者により決定されることが明らかになった。
3.GaAsとAlAsの膜厚がそれぞれ2.83nmの単一量子井戸構造を共鳴トンネル電子源をMBE法を用いて製作した。ダイオード電流に共鳴トンネルによる負性抵抗をまたその負性抵抗に同期して現われるエミッション電流を観測した。エミッション電流が負性抵抗特性と密接に関係していることにより、このエミッション電流は共鳴トンネルによるものであると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] N.Sato,H.Shimawaki,K.Yokoo: "Fabrication of Iiquid helium-free superconducting magnet for millimeter wave Gyrotoron"Int.J.Infrared and Millimeter Waves. 20. 979-989 (1999)
• [文献書誌] N.Sato,H.Shimawaki,K.Yokoo: "Highly efficient operation of space harmonic Peniotron at cyclotron high harmonics"IEEE Trans.on Electron Devices. 46. 798-802 (1999)
• [文献書誌] K.Yokoo: "Functional Field Emission for High Frequency Wave Application"Tech.Digest of 12th Int.Vac.Microelectronics Conf.. 206-207 (1999)
• [文献書誌] K.Yokoo: "New Approach for High Frequency Electronics based on Field Emission Array"Proc.of 2nd Int.Workshop on Vacuum MicroElectronics Conf.. 38-40 (1999)
• [文献書誌] H.Mimura,H.Shimawaki,K.Yokoo: "Lateral GaAs field emitters fabricated by micromachining technique"Tech.Digest of 12th Int.Vac.Microelectronics Conf.. 146-147 (1999)
• [文献書誌] H.Mimura,H.Shimawaki,K.Yokoo: "Resonant tunneling emission from GaAs/AlAs quantum structures"Tech.Digest of 12th Int.Vac.Microelectronics Conf.. 378-379 (1999)