ビーム支援プロセスによる超微電子源アレイの作製と安定化

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12135205
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 高井 幹夫 大阪大学, 極限科学研究センター, 教授 (90142306)
• 研究分担者: 柳沢 淳一 大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (60239803)
• キーワード: 超微構造電子源 / 表面改質 / 電子源アレイ / ナノメートル / デュアルビーム / 集束イオンビーム / UVレーザ / CNT

研究概要

本年度は、以下の研究を行った。
1.極微構造電子源アレイの最適化
平成13年度までに完成したデュアルビームプロセスによる極微構造電子源とそのアレイを自由に設計製作するプロセスを極微細化、電子源構造の最適化(ゲート径、陰極ティップ形状、陰極ティップ高)を行い、放出電子のエネルギー分散を小さくする電子源アレイの条件を決定した。この時、これまでの研究で問題となった集束電子およびイオンの走査制御系(デュアルビームFIB/SEM描画装置)の精度を上げ、ナノ構造の電子源直接描画製作プロセスで歪みのない個々の電子源アレイの製作を行い、電子源アレイの個々の形状ばらつきによる放出電子のエネルギー分散を最小に抑え、放出エネルギーの低分散化を図った。
2.ナノ間隙陰極試作と評価
FIB/SEM描画装置によりナノメートルの精度と安定性でビーム制御を可能とし、電子ビーム支援堆積金属陰極先端をナノメートル間隙のマルチティップ化を図った。
3.ビーム支援表面改質プロセスの最適化
平成13年までに開発したイオンビームやUVレーザによる冷陰極ティップの表面改質とクリーニング技術を、これまでのSi、CNTに対して応用した。Si冷陰極では、∪Vレーザによるクリーニング効果が3倍波で顕著になることが、波長依存性を調べることにより明らかになった。CNT陰極については、266nmの波長のレーザ照射により、電子放出電流の4桁の向上を達成した。これは、レーザ照射による電子放出サイトの制御が可能であることを示す。
4.東北大学との連携によるPt電子源のエネルギー分散を計測することが出来た。

研究成果

• [文献書誌] A.Sawada: "Emission Site Control in Carbon Nanotube Filed Emitters by Focused Ion and Laser Beam Irradiation"J. Vac. Sci. Technol.. B21. 362-365 (2002)
• [文献書誌] W.Jarupoonphol: "Prototyping of Field Emitter Array Using Focused Ion and Electron Beams"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 4311-4313 (2002)
• [文献書誌] W.Zhao: "Field Emission Characteristics of Screen-Printed Carbon Nanotube After Laser Irradiation"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 4314-4316 (2002)
• [文献書誌] M.Takai: "Wavelength Dependence of Laser Cleaning for Field Emitter Arrays"the 2^<nd> Intern. Symp. On Laser Precision Microfabrication (LPM2001), Singapoe, May 16 -18, 2001(invited Paper). SPIE. 4426. 302-307 (2002)
• [文献書誌] M.Takai: "Processing of Vacuum Microelectronic Devices by Focused Ion Beam"to be published in Appl. Phys.. A(In press). (2003)
• [文献書誌] W.Jarupoonphol: "Optimization of Pt Tip FEA Fabricated Using Focused Ion and Electron Beams"to be published in J. Vac. Sci. Technol.. B(In press). (2003)
• [文献書誌] W.Zhao: "Field Emission From Screen-Printed Carbon Nanotubes Irradiated by Tunable UV Laser in Different Atmospheres"to be published in J. Vac. Sci. Technol.. B(In press). (2003)
• [文献書誌] Y.Kanazawa: "Wavelength Dependence of UV Laser Cleaning for Silicon Field Emitter Arrays"to be published in Jpn. J. Appl. Phys.. (In press). (2003)
• [文献書誌] K.Murakami: "Fabrication of Nano Electron Source Using Beam Assisted Process"to be published in Jpn. J. Appl. Phys.. (In press). (2003)