MIS型トンネルエミッタを用いた徴小ブラウン管と平面型ディスプレイへの応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650372
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 宇佐美 興一 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (60017407)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 俊成 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (70017333)
• Keywords: 冷陰極 / 微小電子源 / トンネルエミツッタ / 電子放出 / アレイ化 / ディスプレイ / プラズマ酸化 / S_i酸化膜

Research Abstract

トンネル形冷陰極電子源(トンネルエミッタ)は構造が単純な平面形素子で、作製ブロセスも簡単で素子をアレイ化して大面積化することも容易である。また、この素子は動作電圧が低い特長があり、フラットパネルディスプレイを始めとする画像表示素子の微小電子源としての応用が期待される。この研究は、このような特長を持つトンネルエミッタを実際に発光素子へ応用しようとするものである。今年度はトンネルエミッタの作製プロセスの検討と発光観測用真空チャンバの製作をおこなった。その結果をまとめると次のようになる。
1.トンネルエミッタ作製プロセスの検討
誘導形高周波プラズマ酸化装置を試作し、Si基板上に直接酸素プラズマをさらすことにより基板加勢なしで酸化膜を形成した。このとき、酸素流量を変化させることにより酸化速度を制御し高速酸化でバンク部を低速酸化でトンネル絶縁膜を形成した。これにより、バンク部をC_aF_2等の蒸着膜により形成する従来の方法よりプロセスが簡単になり、素子の成功率が飛躍的に向上した。このようにして作製した素子は5. 1Vの印加電圧で550pAの電子放出が得られた。ただし、トンネル酸化膜の高品質化に関してはアニール処理や熱酸化法の採用などの検討が必要であることがわかった。
2.発光観測用真空チヤンバの製作
発光観測用チャンバは高真空に保たれるようにメタルチャンバとし、発光の様子はビューイングボートから直接観測できるようにした。排気系は10^<-4>P_a以上の真空度が得られるターボ分子ボンフを用いた高真空排気系とし、オイルフリーの環境を得た。またアルゴンガス、空気などを導入することが出来るようにし、雰囲気ガスの圧力と電子放出、発光強度、寿命との関係も併せ調べることができるようにした。