| 研究課題/領域番号 |
12135204
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
石川 順三 京都大学, 工学研究科, 教授 (80026278)
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| 研究分担者 |
辻 博司 京都大学, 工学研究科, 助手 (20127103)
後藤 康仁 京都大学, 工学研究科, 助教授 (00225666)
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| キーワード | 遷移金属窒化物 / 遷移金属炭化物 / 電界電子放出 / 配向性 / 安定性 / 窒化にオブ / 窒化ハフニウム / 核共鳴散乱法 |
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| 研究概要 |
今年度は良好な電子放出が可能と考えられるHfN、TaN、VC、CrCに対して、その膜物性と電子放出特性の関係について調べた。特にHfNに関しては薄膜の配向性と電子放出特性の関係について調べた。窒化物ターゲットを高周波マグネトロンスパッタにより作製し、超高真空下で電子放出特性を測定した。このとき、基板温度などの成膜パラメータを変化させることで配向性を(100)配向から(111)配向まで制御した。特に電流電圧特性と、電流の時間変動を調べた。その結果、(100)配向した薄膜と、(111)配向したHfN薄膜を比較した場合、(111)配向した薄膜の電子放出特性が(100)配向したHfN薄膜の電子放出特性よりも良好であることが明らかとなった。また、陰極材料の耐久性を調査するために、大気中で2時間加熱処理を施し、酸化状態を核共鳴散乱法を用いて評価した。その結果、炭化物は比較的容易に酸化するのに対して、窒化物は耐久性が高いことが明らかとなった。このようなことから、今回検討している材料の中ではHfN(111)薄膜が最もよい特性がえら得るものと結論した。現実的な素子に近い形での陰極評価のために、反応性イオンエッチングにより形成したシリコンコーンのアレイにHfNを(111)配向となる条件下で成膜し、放出電流の安定性について調べた。得られた結果をこれまでに最もよかったNbNと比較したところ、NbNの方がよい特性を示した。NbNは基体となるSiエミッタよりも良好な特性を示しており、最も安定な遷移金属窒化物・炭化物はNbNであると結論づけた。
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