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

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12135201
• 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)
• キーワード: FEA / 電界放射 / 放射顕微鏡 / 微小陰極 / 陰極 / 電子源 / 電流変動 / 雑音

研究概要

既存の放射顕微鏡に強拡大電子光学系を導入して、電界放射陰極列(FEA)の放射電流の安定性、個別微小陰極からの放射電流の安定性、放射電流の均一性、放射特性の雰囲気ガス依存性などを検討してきた。FEAはゲート電圧の上昇とともに全放射電流が上昇するが、放射顕微鏡の蛍光スクリーンに現れるスポット数(充分な放射電流で動作している個別微小陰極の数に対応する)は、飽和する傾向にあることを見いだした。この飽和値はFEA内の個別マイクロチップの一様性と密接に関係し、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することが判明した。また、この飽和値は試料によって異なっていた。個別微小陰極の放射電流の安定性の評価は、放射顕微鏡の蛍光板上における個別スポットの輝度変動を測定することで可能となった。全放射電流の変動率が0.5%以下の比較的安定な場合においても、個々の微小陰極の電流放射状態には不安定なものが多数含まれていた。電流変動の態様は、ステップ・スバ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とに分類することができた。ステップ・スパイク状の電流変動については「ゲート電極に吸着していた気体分子がイオン化して個々の微小陰極先端に衝突することで誘起されて変動が発生する」というモデルをたてることで説明できた。安定な放射電流を得るためには、イオン衝撃の要因となっているゲート電極上の吸着気体分子を充分の除くことが有効であることを示すことができた。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つつある。

研究成果

• [文献書誌] 安達 洋, 中根 英章: "電界放射顕微鏡を用いた電界放射陰極列の電子放射特性の測定"表面科学. 23. 18-23 (2002)
• [文献書誌] S.Kawata, H.Nakane, H.Adachi: "Study on the atomic configuration for low-energy electron diffraction analysis on ZrO/W(100)"Journal of Vacuum Science and Technology. B19. 55-56 (2001)
• [文献書誌] H.Nakane, H.Adachi: "Study on local stability of field emitter arrays by using an emission microscope"Journal of Vacuum Science and Technology. B18. 1003-1005 (2000)
• [文献書誌] Y.Saitho, H.Nakane, H.Adachi: "Field electron emission from W covered with In"Journal of Vacuum Science and Technology. B18. 1093-1096 (2000)
• [文献書誌] H.Nakane, H.Adachi: "Emission stability of FEA microtips"Journal of SID.. 8. 237-240 (2000)
• [文献書誌] H.Nakane, K.Yamane, Y.Muto, S.kawata, H.Adachi: "Emission microscope observation of FEAs"Applied Surface Science. 146. 169-171 (1999)