液体リチウム被覆した電界放射陰極アレイを用いた新しい高パービアンス型電子源の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555006
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 畑 浩一 三重大学, 工学部, 講師 (30228465)
• 研究分担者: 野村 英一 日本電気(株), 基礎研究所, 主任研究員 ; 澤田 和明 豊橋技術科学大学, 工学部, 講師 (40235461) ; 齋藤 弥八 三重大学, 工学部, 教授 (90144203)
• キーワード: 電界放出 / 電子源 / Taylor コーン / パービアンス / リチウム / カーボンナノチューブ / 電界放射陰極アレイ

研究概要

本研究は、強電界中に置かれた液体リチウムがTaylorコーンを形成することを利用して、針状電極を集積化した電界放射陰極アレイ(FEA)およびカーボンナノチューブ基板を液体リチウムで被覆し、形成された多数のTaylorコーンを陰極として大電流化を図るものである。前年度に製作したFEM/FIM装置により得た知見から、先端形状が揃ったSi-FEAを歩留まりよく作製することが困難であることが解った。そこで、最終年度の平成13年度は、下地針状電極にカーボンナノチューブを用いて、リチウム蒸着しその電子放出特性を検討した。用いた試料は、4mm角のステンレス基板上にCVD成長させた多層ナノチューブである。電界放出実験を行なったところ、リチウム蒸着後は仕事関数の低下により放出電流の増加は観測されたが、Taylorコーンの形成には至らなかった。この原因として、CVD成長させたナノチューブは基板上に密集し過ぎており、ナノチューブ表面に均一なリチウム薄膜が形成されていない事が、走査型電子顕微鏡観察で判明した。また、過密なために、個々のチューブ先端の電界強度は近接するチューブの影響により低減されており、Taylorコーン形成に必要な電界強度に達していないと思われる。今後、基板上のナノチューブの成長密度を制御する必要があると思われる。

研究成果

• [文献書誌] K.Hata, A.Takakura, Y.Saito: "Field Emission from Carbon Nanotubes with Clean Surface and Absorbed Molecules"Proc.of Int.Symp.on Nanonetwork Materials. 113-116 (2001)
• [文献書誌] K.Hata, others: "Field-Evaporation of Magic Cluster Ions,C^+_<20>,from Carbon Nanotubes"Scripta Materialia. 44. 1571-1574 (2001)
• [文献書誌] K.Hata, A.Takakura, Y.Saito: "Field emission microscopy of adsorption and desorption of residual gas molecules on a carbon nanotube tip"Surf.Sci.. 490. 296-300 (2001)
• [文献書誌] Y.Saito, K.Hata, S.Uemura: "Carbon Nanotubes:Field Emission and Application to Display Devices"Ext.Abst.of 20th Electronic Materials Symp.. 175-176 (2001)
• [文献書誌] A.Takakura, K.Hata, Y.Saito: "Energy distributions of field emitted electrons from a multi-wall carbon nanotube"Ultra Microscopy. (印刷中).
• [文献書誌] K.Hata, A.Takakura, Y.Saito: "Field emission from multiwall carbon nanotubes in controlled ambient gases,H_2,CO,N_2 and O_2"Ultra Microscopy. (印刷中).
• [文献書誌] Y.Saito, K.Hata, others: "Perspectives of Fullerene Nanotechnology"Kluwer Academic Publishers. 7 (2002)