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2010 年度 実績報告書

マイクロレンズ一体型フィールドエミッタの構造最適化

研究課題

研究課題/領域番号 21310083
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

長尾 昌善  独立行政法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (80357607)

研究分担者 吉田 知也  独立行政法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 研究員 (80462844)
キーワードマイクロ・ナノデバイス / 電界放出 / 静電レンズ / 電子顕微鏡 / 電子ビームリソグラフィー
研究概要

本年度は、次の三点の成果を得た。
(1)エミッタ形状の最適化
5段以上のレンズ電極を形成するためには、エミッタを現状の1μmから3μm程度へと大きくしなければいけない。当初、マスクを3μmにするだけでよいと思われたが、実際に行ってみるとマスクを大きくしたために、エッチング時間が長くなり結果として結晶面の面方位に対するエッチング速度の違いが顕著に表れ、円錐形状ではなく、ピラミッド形状のエミッタとなってしまうことが明らかとなった。これを避けるために、(001)面と(011)面のエッチング速度を正確に測り、面方位による速度の比が1.08倍のであることを明らかにした。その違いをマスク設計に反映させ、円形のマスクではなく、概略八角形でなおかつ、中心から辺までの距離の比を1.08倍にすることで、円錐形の綺麗なエミッタが得られることが確認できた。
(2)多段電極形成プロセスの構築
絶縁膜(SiO_2)と電極膜を交互に成膜する必要があるが、SiO_2の厚さが1μm以上で5段以上の電極数になると薄膜の剥離が起こり、電極が形成できない。そこで、SiO_2の成膜(プラズマCVD)条件を根本から見直し絶縁膜の応力制御を行った。その結果、基板温度が高いほど、また、TEOSガスの流量が小さいほど圧縮応力になり、膜の剥離が起きにくいことを見いだした。その結果7段の電極までは剥離が起きないことが確認できた。
(3)電極端の平滑化プロセスの構築
電極端は、エッチングによりラフネスが生じ、収差の原因を生む。Arイオンを照射することで電極端をなめらかにすることができることを見いだした。イオンの照射条件を様々に変化させた結果、25keV~75keVのエネルギーで1x10^<16>個/cm^2以上のイオンを照射すればラフネスを大幅に低減できることが確認できた。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] Emission and Focusing Characteristics of a Quintuple-Gated Field Emitter Array2011

    • 著者名/発表者名
      小池昭史、田上智也、高木康男、吉田知也、長尾昌善、青木徹、根尾陽一郎、三村秀典
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: Vol.4 ページ: 026701-1-026701-3

    • DOI

      DOI:10.1143/APEX.4.026701

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of the Field Emitter Array with a Built-in Suppressor Gate2011

    • 著者名/発表者名
      高木康男、小池昭史、藤野高弘、青木徹、根尾陽一郎、三村秀典、西孝、吉田知也、長尾昌善、酒井健太郎、村田英一
    • 雑誌名

      Advanced Material Research

      巻: Vol.222 ページ: 209-212

    • DOI

      DOI:10.4028/www.scientific.net/AMR.222.209

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of an Electrostatics Lens of the Micro-Column Microscopes usinga Multi-Gated FEA2011

    • 著者名/発表者名
      小池昭史、高木康男、藤野高弘、青木徹、根尾陽一郎、三村秀典、吉田知也、長尾昌善、酒井健太郎、村田英一
    • 雑誌名

      Advanced Materials Research

      巻: Vol.222 ページ: 94-97

    • 査読あり
  • [学会発表] FEA Technologies for Display and Imaging Sensor Application2010

    • 著者名/発表者名
      長尾昌善、吉田知也、清水貴思、金丸正剛、根尾陽一郎、三村秀典
    • 学会等名
      International Display workshops
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2010-12-03
  • [学会発表] 高収束電子ビームを目指した静電レンズ-体型フィールドエミッタの作製2010

    • 著者名/発表者名
      長尾昌善、西孝、神田信子、吉田知也、根尾陽一郎、三村秀典、清水貴思、金丸正剛
    • 学会等名
      電子情報通信学会電子デバイス研究会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2010-10-25
  • [学会発表] 放射角制御可能なマイクロカラム用電子銃の作成と評価2010

    • 著者名/発表者名
      藤野高弘、高木康男、小池昭史、長尾昌善、吉田知也、村田英一、酒井健太郎、根尾陽一郎、青木徹、三村秀典
    • 学会等名
      電子情報通信学会電子デバイス研究会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2010-10-25
  • [学会発表] Revised Fabrication of Field Emitters with a Multi-stacked Electrostatic Lens2010

    • 著者名/発表者名
      吉田知也
    • 学会等名
      International Vacuum Nanoelectronics Conference
    • 発表場所
      米国・パロアルト
    • 年月日
      2010-07-26
  • [学会発表] New Functioned Field Emission Array to Controllable Initial Emission Angle by Introducing a Suppressor gate2010

    • 著者名/発表者名
      高木康男、長尾昌善、村田英一、小池昭史、藤野高弘、青木徹、根尾陽一郎、三村秀典、吉田知也、酒井健太郎
    • 学会等名
      International Vacuum Nanoelectronics Conference
    • 発表場所
      米国・パロアルト
    • 年月日
      2010-07-26
  • [学会発表] A Multi-Gated FEA for Low Energy Acceleration Micro-Column Microscopes2010

    • 著者名/発表者名
      小池昭史、田上智也、高木康男、藤野高弘、青木徹、根尾陽一郎、三村秀典、長尾昌善、吉田知也、村田英一、酒井健太郎
    • 学会等名
      International Vacuum Nanoelectronics Conference
    • 発表場所
      米国・パロアルト
    • 年月日
      2010-07-26
  • [備考]

    • URL

      http://staff.aist.go.jp/my.nagao/zhen_kongnanoerekutoronikusu/Research/entori/2008/2/1_maikurorenzu_yi_ti_xingfirudoemittano_kai_fa.html

  • [産業財産権] 電子顕微鏡2010

    • 発明者名
      長尾昌善、吉田知也、金丸正剛、根尾陽一郎
    • 権利者名
      産業技術総合研究所、静岡大学
    • 産業財産権番号
      特許、PCT/JP2010/068200(WIPO)
    • 出願年月日
      2010-10-15
    • 外国
  • [産業財産権] 電界放出素子2010

    • 発明者名
      長尾昌善、吉田知也、根尾陽一郎
    • 権利者名
      産業技術総合研究所、静岡大学
    • 産業財産権番号
      特許、PCT/JP2010/070416(WIPO)
    • 出願年月日
      2010-11-10
    • 外国

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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