半導体電界放射陰極を用いた変調電子放射に関する基礎的研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650338
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 嶋脇 秀隆 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (80241587)
• 研究分担者: 佐藤 信之 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (10178759) ; 横尾 邦義 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (60005428)
• キーワード: 微小冷陰極 / 電界電子放射 / 真空マイクロエレクトロニクス / 半導体FEA / 電子光学

研究概要

1. Si電界放射陰極の放射電子の光に対する特性を評価するため、バンドギャップエネルギー前後の波長のモノクロ光源を購入し、評価装置を含めた光学系の設計・組立を行った。
2. p型Si電界放射陰極はn型Si電界放射陰極と異なり、電子は少数キャリアであるため、高電圧印加において、放射電流は空乏層域で熱的に発生する電子量により供給が律則され飽和すること、光に対する応答性に優れていることが予想される。p型Si電界放射陰極を製作し、放射電流特性の評価を行った。その結果、p型Si電界放射陰極における放射電流の飽和を確認すると共に、飽和状態での放射電流の経時変動は平均値に対し10%未満とn型Si電界放射陰極に比べ小さく、エミッタ先端への電子の供給が制限されることにより放射電流の安定化が可能であるとの知見を得た。また、エミッタ先端にHe-Neレーザーを照射することにより光の強度に依存して放射電流量が変化すること、基板温度に依存して放射電流特性が大きく変化することから、光照射等により伝導帯のキャリア密度を制御することで放射電流の制御が可能であるとの知見を得た。

研究成果

• [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)
• [文献書誌] 嶋脇,三村,横尾: "JFET一体型フィールドエミッタアレイ"第60回応用物理学会学術講演会(秋季)予稿集. 2. 2p-H-2 (1999)
• [文献書誌] 石塚,横尾,嶋脇: "微小電子源を用いたスミスパーセル光放射実験"信学技報. ED99-254. 43-50 (1999)