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2013 年度 実績報告書

精密位置制御による量子ドットサイズナノ構造低仕事関数材料グリーンデバイスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 23360151
研究機関静岡大学

研究代表者

中本 正幸  静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10377723)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワード電子デバイス・機器 / 先端機能デバイス / マイクロ・ナノデバイス / 微小電子源 / 電力変換
研究概要

本研究では、独自の転写モールド法エミッタ作製技術を用いて、仕事関数が低く耐環境性のあるアモルファスカーボン、TiN等のエミッタ材料からなり、極微小電子源を作製し、エミッタ材料の基本電子物性と電界放出特性との関係、ガス雰囲気との関係等を究明し、超精密位置制御された量子ドットサイズ極微小電子源の開発を目的とする。
まず、転写モールド法エミッタ作製技術と低仕事関数・耐環境性エミッタ材料としてアモルファスカーボン薄膜を用いて、微小電子源を試作した。50~100nmのSi鋳型を試作し、基底部長さ41nm~110nm、先端曲率半径2.8-2.9nmの先鋭性に優れ仕事関数極微小電子源の開発に成功した。従来の微小電子源の基底部長さは100nm~数μmまであったが、今年度作製した基底部長さ41nmの転写モールド法極微小電子源は、中本研で同じ達成した基底部長さ36nm転写モールド法Moエミッタを除き、世界最小値である。
次に、電界電子放出特性を調べた。基底部長さ41nmの微小電子源のturn-on電界は10.2V/μmとなり、微小化により先端先鋭性が向上し、電界集中係数が増加したため、前年度の最小の基底部長さ110nmの転写モールド法微小電子源のturn-on電界11.9V/μmより低くなった。バラスト抵抗を用いない基底部長さ41 nmの転写モールド法微小電子源の電界電子放出電流の経時変動は±1.61%となり、従来の電流変動5-数100%に比較して世界最高の安定性が得られた。更に、酸素ラジカル雰囲気においてさえ電流変動は±4.5%であり、従来の値を大幅に下回った。更に電流密度は1.01A/cm2となり、電力変換デバイス・高効率・高現実感・3次元ディスプレイ実現のため、25年度の目標値の1A/cm2程度の極微小電子源を試作に成功した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 9件)

  • [雑誌論文] Transfer Mold Nanostructure Carbon Field Emitter Arrays2014

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamoto and Jonghyun Moon
    • 雑誌名

      Proc. of the 10th International Display Research Workshop 2014

      巻: 10 ページ: 21-24

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 過酷環境用転写モールド法極微小カーボン電界放出エミッタ2014

    • 著者名/発表者名
      中本 正幸, 文 宗鉉
    • 雑誌名

      第11回真空ナノエレクトロニクスシンポジウム予稿集

      巻: 11 ページ: 113-122

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extremely Stable and Harsh-Environment Devices by Transfer Mold Field Emitter Fabrication Method2013

    • 著者名/発表者名
      (2) Masayuki Nakamoto and Jonghyun Moon
    • 雑誌名

      IEEE Explore, the 8th IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference ( IEEE NMDC2013 )

      巻: 8 ページ: 99-104

    • DOI

      10.1109/NMDC.2013.6707466

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low operation voltage, high aspect ratio, position controlled Transfer Mold carbon nanotube field emitter arrays2013

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamoto and Jonghyun Moon
    • 雑誌名

      Proc. of the 33rdInternational Display Research Conference (EuroDisplay2013)

      巻: 33 ページ: 262-265

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extremely Stable and Nanostructure Transfer Mold Field Emitter Arrays in Harsh Environment2013

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamoto and Jonghyun Moon
    • 雑誌名

      Proc. of the 5th Japan-Korea Vacuum Nanoelectronics Symposium

      巻: 5 ページ: 14-15

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extremely stable and harsh environment nano devices2013

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamoto and Jonghyun Moon
    • 雑誌名

      Proc. of the 7th International Nanotechnology/MEMS seminar (INMS2013)

      巻: 7 ページ: S4-6-1-S4-6-15

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sharp, Uniform, Stable, and Nano-sized Transfer Mold Field Emitter Arrays2013

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamoto and Jonghyun Moon
    • 雑誌名

      Proc. of the 3rd Asia-Arab Sustainable Energy Forum (AASEF2013)

      巻: S3B ページ: 11-12

    • 査読あり
  • [学会発表] 上部電極形成した転写モールド法誘電体被覆エミッタの作製と電界電子放出特性2014

    • 著者名/発表者名
      中本 正幸, 山本英俊
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学、神奈川
    • 年月日
      20140317-20140320
  • [学会発表] 転写モールド法アモルファスカーボンエミッタアレイの放電特性2014

    • 著者名/発表者名
      中本 正幸, 文 宗鉉
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学、神奈川
    • 年月日
      20140317-20140320
  • [学会発表] 過酷環境用転写モールド法極微小カーボン電界放出エミッタ2014

    • 著者名/発表者名
      中本 正幸, 文 宗鉉
    • 学会等名
      第11回真空ナノエレクトロニクスシンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学、大阪
    • 年月日
      20140305-20140306
    • 招待講演
  • [学会発表] 過酷環境に適した炭素系電界放出源2014

    • 著者名/発表者名
      中本 正幸, 文 宗鉉
    • 学会等名
      電子状態及び電子放出機構解明に基づく極限画像デバイス用低仕事関数電界電子放出源研究会研究会
    • 発表場所
      静岡大学、浜松
    • 年月日
      20140214-20140215
    • 招待講演
  • [学会発表] Transfer Mold Nanostructure Carbon Field Emitter Arrays2014

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamoto and Jonghyun Moon
    • 学会等名
      The 10th International Display Research Workshop 2014
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      20140119-20140121
    • 招待講演
  • [学会発表] Extremely stable and harsh environment nano devices2013

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamoto and Jonghyun Moon
    • 学会等名
      The 7th International Nanotechnology/MEMS seminar (INMS2013)
    • 発表場所
      Hamamatsu, Japan
    • 年月日
      20131202-20131203
    • 招待講演
  • [学会発表] Environment-hard Vacuum Nanoelectric Green Devices2013

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamoto
    • 学会等名
      International Nanotechnology LETI Seminar
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      20131116-20131118
    • 招待講演
  • [学会発表] Extremely Stable and Harsh-Environment Devices by Transfer Mold Field Emitter Fabrication Method2013

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamoto and Jonghyun Moon
    • 学会等名
      The 8th IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference ( IEEE NMDC2013 )
    • 発表場所
      Tainan, Taiwan
    • 年月日
      20131006-20131009
    • 招待講演
  • [学会発表] Extremely Stable and Nanostructure Transfer Mold Field Emitter Arrays in Harsh Environment2013

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamoto and Jonghyun Moon
    • 学会等名
      The 5th Japan-Korea Vacuum Nanoelectronics Symposium
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      20131003-20131005
    • 招待講演
  • [学会発表] 耐環境性転写モールド法極微小アモルファスカーボンエミッタアレイの電界電子放出特性2013

    • 著者名/発表者名
      中本 正幸, 文 宗鉉
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学(京都府、京田辺市)
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] Low operation voltage, high aspect ratio, position controlled Transfer Mold carbon nanotube field emitter arrays2013

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamoto and Jonghyun Moon
    • 学会等名
      the 33rdInternational Display Research Conference (EuroDisplay2013)
    • 発表場所
      London, U. K.
    • 年月日
      20130916-20130919
  • [学会発表] Sharp, Uniform, Stable, and Nano-sized Transfer Mold Field Emitter Arrays2013

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamoto and Jonghyun Moon
    • 学会等名
      The 3rd Asia-Arab Sustainable Energy Forum (AASEF2013)
    • 発表場所
      Hirosaki, Japan
    • 年月日
      20130505-20130508
    • 招待講演
  • [学会発表] MEMS 及びEmerging Technologies の研究開発動向

    • 著者名/発表者名
      中本 正幸
    • 学会等名
      IDW'13 チュートリアル
    • 発表場所
      札幌国際コンベンションセンター、札幌
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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