研究課題
本研究は金属蒸気触媒を用いた気相合成による高品質大面積グラフェンの絶縁基板上への直接合成手法を確立し、グラフェン電極を用いた高効率MOS(Metal/Oxide/Semiconductor)冷陰極を実現することを目的としている。グラフェンの初期成長過程の観察、結晶性や電気特性の合成条件（温度、触媒種等）依存性を解析し、金属蒸気触媒によるグラフェン合成メカニズムを明らかにする。また、デバイス応用として、グラフェンを高効率な「電子引き出し電極」として用いた、電子放出効率10 %を超える高効率MOS冷陰極を開発する。更に、試作した高効率MOS冷陰極を用いたグラフェンの新しいデバイス応用を実証する。最終年度である本年は、グラフェンを上部電極として用いた高効率MOS冷陰極の開発を中心に研究を推進した。グラフェン合成温度の900度への低温化及びデバイス作製後の真空加熱処理によって、電子放出効率約50%を達成し、金属を上部電極とした従来素子と比較して1万倍の特性向上を実証した。また、本年度導入した高周波プラズマ源を用いたリモートプラズマCVDにより600度以下でのグラフェン合成を実現し、これまで問題となっていたグラフェン成膜時の酸化膜への欠陥の発生を抑制することが可能となり、平面型電子放出デバイスの大面積化を達成した。更に、液体中での電子放出により液体材料を分解可能であることを実証し、グラフェンを用いた高効率MOS型冷陰極を用いた新しいデバイス応用の可能性を示すことができた。
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing, Measurement, and Phenomena
巻: 36 ページ: 02C110～02C110
10.1116/1.5006866
Technical digest 30th International Vacuum Nanoelectronics Conference
巻: - ページ: 114-115
10.1109/IVNC.2017.8051568
巻: - ページ: 122-123
10.1109/IVNC.2017.8051572
信学技報
巻: 117 ページ: 1-4
巻: 117 ページ: 47-50
巻: 117 ページ: 39-42
