Improvement of stability and life of radiation and high temperature tolerant vacuum electron devices by lowering of operating voltage

通过降低工作电压提高耐辐射和耐高温真空电子器件的稳定性和寿命

• 批准号: 21H01860
• 负责人: 後藤 康仁
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01860/
• 关键词: フィールドエミッタアレイ; 耐熱・耐放射線; 電子デバイス; 窒素組成; 仕事関数; 窒化ハフニウム; Volcano構造フィールドエミッタアレイ; 仕事関数制御

直流及び高周波の反応性スパッタリング法を利用して、異なる窒素／アルゴン流量比の下で窒化ハフニウム薄膜を作製し、流量比などの成膜条件と薄膜の窒素組成の関係を明らかにした。大気中においてそれらの薄膜の仕事関数を測定するとともに、真空中における仕事関数測定のための予備的な実験を行った。大気中において測定した仕事関数は、窒素組成の上昇とともに高い値を示し、従来の傾向が定性的には窒素組成の低い領域まで延長できることが明らかとなった。真空中において薄膜を加熱して吸着分子を脱離させることで仕事関数が低下することがあきらかとなったが、今年度の条件では表面が若干酸化することがイオンビーム分析の結果明らかとなった。SiN/SiO2の二層構造の絶縁層を有するFEAの作製プロセスを適用して、HfN薄膜をコーティングしたFEAの試作を行った。窒素組成の違いによる電子放出特性の違いを確認することができた。しかしながら、窒素組成を制御して成膜したHfNはFEAを露出する工程で使用するフッ化水素酸に溶解することがわかり、2021年度に開発した作製プロセスを単純に適用しただけでは、エミッタ表面が十分にHfNで被覆できないことが明らかとなった。そこで、フッ化水素酸を使用せずにドライエッチングだけで、エミッタ先端を露出する方法を新たに用いてFEAを試作した。SEM観察により、十分な厚みのHfNで被覆されたFEAが形成できたことが明らかとなった。また、ガンマ線照射のための真空容器の準備を行った。

Dc and び high frequency の anti 応 ス パ ッ タ リ ン グ を using し て, different な る smothering element / ア ル ゴ ン flow than の で smothering the ハ フ ニ ウ ム し the film を cropping, flow than な ど の film-forming condition と film の smothering element composition の masato を and Ming ら か に し た. Large 気 に お い て そ れ ら の film の shi matter determination of number of masato を す る と と も に, vacuum に お け る shi what masato の measuring た め の reserve of な be 験 を line っ た. Determination of large 気 に お い て し た shi what masato rising number of は, smothering の と と も に high い numerical を し, 従 to の tendency が qualitative に は smothering element of low の い field ま で extended で き る こ と が Ming ら か と な っ た. Vacuum に お い て heating film を し て を sorption molecules from さ せ る こ と で shi matter low number of masato が す る こ と が あ き ら か と な っ た が, our の condition で は surface が several acidification す る こ と が イ オ ン ビ ー ム の results Ming ら か と な っ た. SiN/SiO2 の floor structure layer の never try を has す る FEA の cropping プ ロ セ ス を applicable し て, HfN film を コ ー テ ィ ン グ し た FEA の attempt を line っ た. The composition of nitrines is <s:1> violation of による, and the electron emission characteristics are <s:1> violation of を を. Confirm する する とがで た た た. し か し な が ら, smothering element composition を suppression し て film-forming し た HfN は FEA を reveal す る engineering use で す る フ ッ chemical water element acid dissolved に す る こ と が わ か り, 2021 annual に 発 し た cropping プ ロ セ ス を 単 pure に applicable し た だ け で は, エ ミ ッ タ surface が very に HfN で coating で き な い こ と が Ming ら か と な っ た. そ こ で, フ ッ used せ water, acid を ず に ド ラ イ エ ッ チ ン グ だ け で, エ ミ ッ タ apex を reveal す る methods を た に with い て FEA を attempt し た. SEM 観 examine に よ り, very thick な み の HfN で coating さ れ た FEA が form で き た こ と が Ming ら か と な っ た. The また, ガ, and ガ ガ また are irradiated with ガ, and the vacuum container <e:1> is prepared for を rows of った.

项目成果

反応性スパッタ法により成膜した窒化ハフニウム薄膜の加熱による仕事関数低下量の評価

反应溅射法形成的氮化铪薄膜因加热而导致功函数降低的评价

• 发表时间: 2023
• 作者: 大住知暉;長尾昌善;後藤康仁
• 通讯作者: 後藤康仁

Crystal orientations of hafnium nitride thin films prepared at different positions by rf magnetron sputtering

射频磁控溅射不同位置制备氮化铪薄膜的晶体取向

• 发表时间: 2022
• 作者: Chikako Ishizuka;南川丈夫;Tomoaki Osumi and Yasuhito Gotoh
• 通讯作者: Tomoaki Osumi and Yasuhito Gotoh

高周波マグネトロンスパッタにより成膜した窒化ハフニウム薄膜の結晶配向性の成膜時の基板位置依存性

高频磁控溅射氮化铪薄膜沉积过程中晶体取向与基底位置的关系

• 发表时间: 2021
• 作者: 大住知暉;後藤康仁
• 通讯作者: 後藤康仁

直流および高周波マグネトロンスパッタ法により成膜した窒化ハフニウム薄膜の仕事関数の測定

直流和高频磁控溅射法沉积的氮化铪薄膜功函数的测量

• 发表时间: 2022
• 期刊: 電子情報通信学会 技術研究報告
• 作者: 大住知暉;長尾昌善;後藤康仁
• 通讯作者: 後藤康仁

反応性スパッタ法により成膜した窒化ハフニウム薄膜の仕事関数の窒素組成依存性

反应溅射法沉积氮化铪薄膜功函数的氮成分依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: 大住知暉;長尾昌善;後藤康仁
• 通讯作者: 後藤康仁