高輝度電子源材料の表面電子構造解析と電子源アレイの極限動作解析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12135201
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 室蘭工業大学
• 研究代表者: 安達 洋 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (80005446)
• 研究分担者: 中根 英章 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (20237332)
• キーワード: 電子源アレイ / 放射特性 / 低圧ガス雰囲気依存性 / 放射顕微鏡 / 安定性 / 均一性 / 極限動作

研究概要

本研究班はFEAの放射電流の安定性と各マイクロチップの放射電流の均一性あるいは放射特性の低圧ガス雰囲気依存性を放射顕微鏡を用いて検討した。これらの検討を通して高電流密度動作等の極限動作への指針を得ることができた。本検討における結果は以下の通りである。
ゲート電圧の上昇とともに全放射電流は急激に上昇するが、スポット数(FEA上の総チップ数に対する割合)は増加の後、飽和する。この飽和値はFEA内のマイクロチップの一様性に依存し、陰極形状の幾何学的均一性や陰極先端の吸着気体量などに依存し、均一性の良い試料で60〜95%であった。
FEAの個別マイクロチップからの放射電流の安定性を評価するため蛍光板のスポット輝度測定を行った。全電流の変動率が0.5%以下の比較的安定な場合において、各マイクロチップは安定なものと不安定なものに大別された。さらに、不安定なチップにもステップ、スパイク状の変動を示すものと速いパルス状の変動を示すものに分けられた。ステップ、スパイク状の変動を示すものはイオン衝撃による変動の可能性がある。安定な放射電流を得るためにはイオン衝撃などの要因となる吸着気体分子の除去を行うことが有効であることが分かった。
また、低圧ガス雰囲気依存性を調べたところ、特定のガス種において放射特性の均一性向上の効果が得られた。
以上のようにFEAの放射電流の変動機構について検討を行うことができ、従来の手法では評価できなかった放射電流の均一性の検討を行うことができた。さらに低圧ガス雰囲気依存性を調べることにより放射電流の変動機構の確認、及び特定のガス種による均一性向上効果を確認できた。これらを組み合わせることにより高電流密度動作等の極限動作への指針を得ることができる。

研究成果

• [文献書誌] H.Nakane, et al: ""Study on local stability of field emitter arrays by using an emission microscope.""Journal of Vacuum Science and Technology.. B18[2]. 1003-1005 (2000)
• [文献書誌] H.Nakane, et al: ""Field electron emission from W covered with In.""Journal of Vacuum Science and Technology.. B18[2]. 1093-1096 (2000)
• [文献書誌] H.Nakane, et al: ""Emission stability of FEA microtips.""Journal of SID.. Vol.8. 237-240 (2000)
• [文献書誌] H.Nakane, et al: ""Emission stability of FEA observed by an emission microscope.""Technical Report of IEICE Japan.. ED2000-205. 1-6 (2000)
• [文献書誌] H.Nakane, et al: ""Influence of gases on FEA observed by an emission microscope""Applied Surface Science.. (to be published). (2001)
• [文献書誌] H.Nakane, et al: ""The atomic arrangement model for ZrO/W (100) low work function surface.""Applied Surface Science.. (to be published). (2001)