ダイヤモンド電子放出源の高安定化と高感度撮像素子への応用

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13305006
• 研究機関: 国際基督教大学
• 研究代表者: 岡野 健 国際基督教大学, 教養学部, 準教授 (20233356)
• 研究分担者: 山田 貴壽 青山学院大学, 理工学部, 助手 (30306500) ; 岡村 憲伯 浜松ホトニクス, 電子管事業部・第5製造部, 主査
• キーワード: ダイヤモンド / 電子放出 / 撮像素子 / 冷陰極 / 窒素添加 / 光導電膜

研究概要

本年度は本研究の一つの目的であるダイヤモンドからの電子放出機構の解明を行うべく、鋳型成長法により作製したダイヤモンドフィールドエミッタを用い、成膜法を変化させることで電子放出特性にどのような変化が現れるかを確認した.また、アノード・カソード間の距離を変化させて放出電流-アノード電圧特性を計ることで、真空中の電界を見積もることと、ダイヤモンドエミッタの膜厚を変化させることで、ダイヤモンド膜内の電界を見積り、これらの結果から、ダイヤモンドからの電子放出を説明しうるモデルを確立した.現在はこのモデルの信憑性を確認するため、補足実験を行っている段階である.今後は電子放出の測定温度依存性や電子のエネルギー分析を行うことで、より詳細な電子放出機構の情報を得ていこうと考えている.
また本研究の最終目的である撮像管の開発に向け、その試作段階として、波長特性は優れているがフォトン一個の検出には充分な感度を持たないアモルファスセレン膜を光導電膜に、また上述の鋳型成長法で作製したダイヤモンドエミッタをカソードに用いたphoto detectorの開発を行った.その結果、試作品が完成し改善は要求されるものの実用化への高い可能性が示唆された.現在は作製したphoto detectorの検出感度や波長特性を見積もることで、アモルファスセレン膜やダイヤモンドエミッタの持つ問題点を明確にし、その改善を行うとともに、作製を予定している撮像管の設計を行っている.

研究成果

• [文献書誌] K. Okano, T. Yamada, A. Sawabe, J. Itoh, G. A. J. Amaratunga: "Metal-insulator-vacuum type electron emission from N-containing chemical vapor deposited diamond"Applied Physics Letters. 79. 275-277 (2001)
• [文献書誌] T. Yamada, A. Sawabe, S. Koizumi, J. Itoh, K. Okano: "Effect of sp^2/sp^3 Ratio on Electron Emission Properties of Nitrogen-Doped Diamond Electron Emitter"Phisica Status Solidi. 186. 257-262 (2001)
• [文献書誌] T. Yamada, K. Kanda, K. Okano, A. Sawabe: "Effect of Oxygen Coverage on Electron Emission from Boron-Doped Polycrystalline Diamond"Japanese Journal of Applied Physics. 40. 829-831 (2001)
• [文献書誌] T. Yamada, A. Sawabe, S. Koizumi, T. Kamio, K. Okano: "Growth of homoepitaxial diamond doped with nitrogen for electron emitter"Diamond and Related Materials. 11. 257-261 (2002)