イオンビーム改質したポリイミド薄膜からの電界電子放出現象と微小電子源への応用

离子束改性聚酰亚胺薄膜的场致发射现象及其在微电子源中的应用

• 批准号: 11750028
• 负责人: 馬場 昭好
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750028/
• 关键词: 微小電子源; 電界電子放出; イオンビーム改質; ポリイミド; スタンプ法; 大面積化; 三極構造; ホッピング伝導

本年度は(1)電子源構造と電界電子放出特性の関係(2)引き出し電極付き電子源の作製(3)素子作製領域の大面積化に重点を置き研究を進めた。(1)電子源構造と電界電子放出特性の関係。本年度は、昨年度スタンプ法により作製に成功した長短2種の刃状構造に加え、あらたにスタンプ法を用い円錐形構造およびピラミッド構造の作製に成功した。構造の違いによる電界電子放出特性の違いを1)電子放出のしきい電圧および2)放出電流の安定性の2点から検討をおこなった。実験の結果、これらの中で短い刃状構造の電子源から最も低電圧(しきい電圧:約400V)で安定した電子放出(電流変動率:約15%)を確認した。低電圧動作に関しては、作製した4種構造の中で短い刃状構造が最も先端形状が鋭いためであることがわかった。これはこの構造を作製する際、意図的にポリイミド材料の逃げを作り込んだためである。安定性に関しては詳しいことはわからないが、ポリイミド材料の逃げ構造を作り込んだためより構造の均一性が増したためであると考えている。(2)引き出し電極付き電子源の作製。電子放出しきい電圧を低減させるため、電子源に絶縁層を介し近接配置された引き出し電極の作製を行った。絶縁層としてTEOSガスを用いたプラズマCVD法により作製したSiO2を、また引き出し電極となる金属にはスパッタリング法により作製したTaを用いた。フォトレジストを用いたエッチバックにより構造先端部のみを露出させ、TaおよびSiO2膜のエッチングを行うことで引き出し電極付き電子源の作製に成功した。電子放出特性測定の結果、しきい電圧は20Vまで低減されることがわかった。(3)素子作製領域の大面積化。スタンプ法により電子源構造を均一に作製するためには、スタンプに使用する型のを100ミクロン各程度まで縮小しなければならないことがわかった。このような小さな型を用いて素子領域を大面積化する方法としてステップ&リピートスタンピングを提案した。この方法実現のためには、スタンプ後の型とポリイミド材料の剥離が容易である必要がある。我々は、スタンプ前にポリイミドに対しイオン照射を行うことでスタンプ後の剥離が容易になることを見いだし、30回程度の連続スタンプにより文字パターンの作製に成功した。

This year, を (1) the structure of the electron source と the electron emission characteristics of the electron field <e:1> the relationship (2) the introduction of <s:1> the electrode for the production of <s:1> electron sources <e:1> (3) the field of large-scale production of morphons に focuses on を research を and further めた. (1) The structure of the electron source と the electron emission characteristics of the electron field と the relationship. This year's annual ス は, yesterday タ ン プ method に よ り cropping に successful し た length two の blade structure に え, あ ら た に ス タ ン を プ method with い has drifted back towards &yen; conical structure お よ び ピ ラ ミ ッ ド に し success the tectonic の cropping た. Tectonic の violations い に よ る bound electrons emit characteristic の violations い を 1) electronic release の し き い electric 圧 お よ び released 2) current の stability の 2 か ら beg を 検 お こ な っ た. Be 験 の results, こ れ ら の で short い blade structure in の electronic source か ら も most low electricity 圧 (し き い electric 圧 : about 400 v) で settle し た electronic release (about 15%) rate of current variations: を confirm し た. Low electricity 圧 action に masato し て は, cropping し た で short four tectonic の い blade structure が most も apex shape が sharp い た め で あ る こ と が わ か っ た. The structure of を is used to make する international and desired にポリ <s:1> <s:1> and <s:1> ド materials <s:1> are used to make げを 込んだためである. Stability に masato し て は detailed し い こ と は わ か ら な い が, ポ リ イ ミ ド materials の fled げ tectonic を り 込 ん だ た め よ り tectonic の homogeneity が raised し た た め で あ る と exam え て い る. (2) Induce the production of the <s:1> electrode with an charged <s:1> electron source. The electron emission <s:1> に <s:1> voltage を is reduced させるため, the electron source に insulation layer を is <s:1> in close contact configuration された leads to <s:1> out the electrode of the electrode, which is made を row った. Never try layer と し て TEOS ガ ス を with い た プ ラ ズ マ CVD method に よ り cropping し た SiO2 を, ま た lead き out し electrode と な る metal に は ス パ ッ タ リ ン グ method に よ り cropping し た Ta を with い た. フ ォ ト レ ジ ス ト を with い た エ ッ チ バ ッ ク に よ り structure apex of の み を reveal さ せ, Ta お よ び SiO2 membrane の エ ッ チ ン グ を line う こ と で lead き out し pay き electronic source electrode の cropping に successful し た. The <s:1> result of the electron emission characteristic determination, the <s:1> とがわ まで voltage <e:1> 20Vまで low reduction される とがわ とがわ った った. (3) The field of vegetarian production has been expanded on a large scale. ス タ ン プ method に よ り electronic source structure を uniform に cropping す る た め に は, ス タ ン プ に use す る type の を 100 ミ ク ロ ン each degree ま で narrow し な け れ ば な ら な い こ と が わ か っ た. Type こ の よ う な small さ な を with い て plain sub-area を large change す る method と し て ス テ ッ プ & リ ピ ー ト ス タ ン ピ ン グ を proposal し た. The <s:1> <s:1> method shows that the <s:1> ために がある and スタ スタ プ プ after プ, the <s:1> type とポリ and <s:1> ド ド materials are easily が and necessary がある to be stripped. Before I 々 は, ス タ ン プ に ポ リ イ ミ ド に し seaborne イ オ ン line irradiation を う こ と で ス タ ン プ の after stripping が easy に な る こ と を see い だ し, 30 degree の back even 続 ス タ ン プ に よ り text パ タ ー ン の cropping に successful し た.

项目成果

Akiyoshi Baba,Masafumi Hizukuri,Masakazu Iwamoto,and Tanemasa Asano: "Stamp Technology for Fabrication of Field Emitter from Organic Material"Journal of Vacuum Science and Technology B. 18・2. (2000)

Akiyoshi Baba、Masafumi Hizukuri、Masakazu Iwamoto、Tanemasa Asano：“用有机材料制造场发射体的冲压技术”真空科学技术杂志 B. 18・2。

Akiyoshi Baba,Masafumi Hizukuri,Masakazu Iwamoto,and Tanemasa Asano: "Fabrication of Carbon-Based Field Emitters Using Stamp Technology"Japanese Journal of Applied Physics. 38・12B. 7203-7207 (1999)

Akiyoshi Baba、Masafumi Hizukuri、Masakazu Iwamoto 和 Tanemasa Asano：“利用冲压技术制造碳基场发射器”日本应用物理学杂志 38・12B 7203-7207。