• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2019 年度 実施状況報告書

原子・ナノ積層構造制御による超高輝度な面放射型ホットエレクトロン放出デバイス

研究課題

研究課題/領域番号 19K04516
研究機関八戸工業大学

研究代表者

嶋脇 秀隆  八戸工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (80241587)

研究分担者 村上 勝久  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20403123)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード電子放出素子 / 面放射型 / ナノ結晶シリコン / グラフェン
研究実績の概要

MOS(金属/酸化膜/半導体)構造からなる面放射型電子放出素子は、真空中にホットエレクトロンを放出する電子源で、動作電圧が低い、ビーム指向性が良い、低真空動作可能など、従来の針状の電子放出素子にはない優れた特長を有している。しかしながら、電子取り出し効率(電子放出効率)が低いという欠点があり、デバイス実用化を妨げている。本研究では、効率の飛躍的な向上を実現するため、グラフェン/極薄酸化ナノ結晶シリコン膜/シリコン構造からなる面放射型電子放出素子を開発して動作検証を行うと共に、十分解明されていない微粒子系からの電子放射機構を明らかにすることを目的とする。また、ホットエレクトロンの機能を活かした新たな電子ビーム応用への展開を目指すものである。本年度は、パルスレーザアブレーション(PLA)法により形成されたナノ結晶シリコン(nc-Si)膜上へのグラフェン連続膜の直接合成手法の確立およびグラフェン/極薄酸化ナノ結晶シリコン膜/シリコン構造からなる面放射型電子放出素子の試作、電子放出特性の評価を行った。CVD法による表面ラフネスの大きなnc-Si膜上へのグラフェン連続膜の直接合成手法を開発した。形成したグラフェンをゲート電極に用いた電子放出部の面積が100ミクロン径の電子放出素子を試作し、特性評価を行った結果、ゲート電圧約12Vからの電子放出を確認するとともに、20V印加時に1mA/cm^2程度の放出電流が得られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

CVD法による表面ラフネスの大きなnc-Si膜上へのグラフェン連続膜を再現性良く直接合成する手法を開発した。グラフェン/極薄酸化ナノ結晶シリコン膜/シリコン構造からなる面放射型電子放出素子を試作し、動作検証を行い、素子からの電子放出を確認した。これまでに1mA/cm^2の放出電流を得ている。

今後の研究の推進方策

今後は研究計画に従って、膜厚の依存性の評価、放出電子のエネルギー分布計測等を実施する予定である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Electron Emission Study of Planar-Type Electron Emission Devices Based on Nanocrystalline Silicon2019

    • 著者名/発表者名
      Shimawaki Hidetaka、Mimura Hidenori、Murakami Katsuhisa、Nagao Masayoshi
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 92 ページ: 223~229

    • DOI

      10.1149/09204.0223ecst

  • [学会発表] Electron emission study of planar-type electron emission devices based on nanocrystalline silicon2019

    • 著者名/発表者名
      H. Shimawaki、H. Mimura、K. Murakami、M. Nagao
    • 学会等名
      236th Electrochemical Society Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 微結晶シリコンを用いた平面型電子源からの電子放射(Ⅰ)2019

    • 著者名/発表者名
      嶋脇秀隆、村上勝久、長尾昌善、根尾陽一郎、三村秀典
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会

URL: 

公開日: 2021-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi