ビームその場プロセスによるナノ真空電子源の作製と評価

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450138
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 高井 幹夫 大阪大学, 極限科学研究センター, 教授 (90142306)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柳沢 淳一 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 講師 (60239803)
• Keywords: 真空マイクロエレクトロニクス / 真空電子源 / 極微冷陰極電界放出電子源 / 電子源アレイ / 電子ビーム支援科化学反応 / 集束イオンビーム支援化学反応 / 極微真空電子源 / ナノ構造電子源

Research Abstract

本研究では、真空マイクロエレクトロニクスの基盤技術となる真空電子源として、数十ナノメートル以下のゲート開口部と数ナノメートル径の高融点金属陰極または炭素冷陰極を有する極微冷陰極電界放出電子源とそのアレイを、電子ビームとイオンビーム支援による化学反応を用いて形成し、極微真空電子源の実現とその特性評価を行った。集束イオンビーム(FIB)誘起化学反応による極微ゲート構造の作製(局所エッチング)で問題となる残留汚染と欠陥の制御、電子ビーム誘起化学反応によるナノ金属層陰極の形成と最適化、およびその特性評価を行った。
1.極微真空電子源のその場プロセスによる作製
平成10年度で最適化したプロセスにより、ゲート加工、冷陰極堆積加工を同一試料室でその場(in-situ)で行い、真空電子源のナノメートル構造への展開を試み、数十ナノメートルのゲート加工をマスクレスで形成する技術を確立した。
2.ナノ構造冷陰極の形成と評価
前年度で作製した装置による加工プロセスを用いて極微真空電子源のゲート加工と金属陰極の形状・アスペクト比・最小加工寸法等を変化させ、陰極の電子放出基礎特性を測定し、電界放出を確認した。
3.ナノ構造冷陰極電界放出アレイの最適化
これまで明らかにしたゲート構造、冷陰極形状、表面クリーニング、ナノ構造表面の各最適パラメータを用いた冷陰極電界放出アレイを作製し、その特性評価と最適化を通して、この技術の検証を行い、極微真空電子源の基礎特性を明らかにした。

Research Products

• [Publications] Y.K.Park: "Comparison of Beam-Induced Deposition using Ion Microprobe"Nucl. Instr. and Methods. B148. 25-31 (1999)
• [Publications] Y.K.Park: "Microanalysis of FIB induced deposited Pt films using ion microprobe"the Intern. Conf. on Ion Implantation Technology. (in press). (2000)
• [Publications] Y.K.Park: "Comparison of FIB-Induced Physical and Chemical Etching"the Intern. Conf. on Ion Implantation Technology. (in press). (2000)
• [Publications] O.Yavas: "Improvement of electron emission of silicon field emitter arrays by pulsed laser cleaning"J. Vac. Sci. Technl.. B18(2)(in press). (2000)
• [Publications] O.Yavas: "Field emitter array fabricated using focused ion and electron beam induced reaction"J. Vac. Sci. Technl.. B18(2)(in press). (2000)
• [Publications] C.Ochiai: "Fabrication of FEA Using Focused Ion and Electron Beams"the Proc. of the 6th Intern. Display Workshops IDW99. (FED2-3). (1999)