ダイヤモンドライクカーボン膜の液相合成およびその電界放出特性に関する研究

液相合成类金刚石碳膜及其场发射性能研究

• 批准号: 11750266
• 负责人: 木村 英樹
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokai University
• 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-11750266/
• 关键词: ダイヤモンドライクカーボン膜; 電界放出; ダイヤモンド薄膜; 液相合成; フィールドエミッタアレイ; FED; アモルファスカーボン膜

電界放出型ディスプレイ(FED)の電子放出源を得るために、前年度に引き続いてダイヤモンドライクカーボンの液相合成およびダイヤモンド膜のCVD合成の2つを試みた。クールスターラーに設置したセパラフラスコ内に原料となるメタノールを入れ、陽極にカーボン電極、負極に堆積用の基板を設置した。この状態で、メタノール温度を50℃一定とし、0.5〜3kVの範囲において高電圧電源を用いて電圧を印加した。原料となるエタノールを電気分解することで、基板上へのダイヤモンドライクカーボンの液相合成を繰り返し試みた。基板には、シリコン上にスパッタで堆積したチタン膜、電子ビーム蒸着によるモリブデン膜、抵抗加熱法によるニッケル膜、アルミ膜の4種類を使用した。成膜された試料についてラマン分光分析を行ったところ、チタン膜上に堆積した炭素膜から、1350cm^<-1>と1580cm^<-1>なブロードなピークが観測された。これはダイヤモンドライクカーボン特有のパターンに近いものであった。この結果から、本研究の目的である液層合成によるダイヤモンドライクカーボンの成膜がほぼ達成できたと言える。この膜に電界を印加して電子放出特性を調べたところ、約3〜7V/μmという低電界から電界放出が再現性よく始まることを確認した。この値はダイヤモンド薄膜からの電界放出と同等という優れた特性であり、さらに大面積化と低製造コスト化が可能な成膜方法であることからダイヤモンドライクカーボン膜に優位性があると考えられる。一方、近年ダイヤモンドに硫黄をイオン注入することでn型の電気伝導性を示す報告に触発されて以来、硫化水素を原料ガスとして添加したCVDダイヤモンドの成膜が試みられている。硫化水素は強い毒性を持つことから、本研究では比較的毒性の低い硫黄を含む有機系溶媒を使用してn型ダイヤモンドの成膜を試みた。成膜されたダイヤモンドの電気伝導性はほぼ真性すなわち高抵抗な膜となり、明らかにn型の伝導性を示すものは得られなかった。電界放出についてはアンドープダイヤモンドに近いものであり、前年度研究を行った窒素ドープダイヤモンドよりも特性は悪いものであった。ただし、ドープ量を多くすることで窒素ドープのものよりも良好な電界放出特性が得られる兆候も見られたことから、引き続き実験を行う必要性があると考えられる。

The electron emission source of the electric field emission type (FED) was obtained in the first two years, and the liquid phase synthesis of the FED film was conducted in the second year. For example, if the anode electrode and the substrate are used for deposition, the substrate can be used for deposition. The temperature is 50℃, the voltage is 0.5 ~ 3kV, and the voltage of the high voltage power supply is 50 ℃. The reaction of the raw material to the reaction mixture was carried out by electro-chemical reaction. Four types of films are used: film on substrate, and film on substrate. The carbon film deposited on the film was measured at 1350cm and <-1>1580cm respectively<-1>. This is the first time I've ever seen a woman. The results show that the goal of this study is to achieve the goal of liquid layer synthesis. The electron emission characteristics of the film are adjusted to about 3 ~ 7 V/μm. The electron emission characteristics of the film are reproducible. The value of the film is different from that of the film. The film has the characteristics of electric field emission, equivalence and optimization. The film has the advantages of large area, low production cost and film formation method. On the other hand, in recent years, sulfur has been injected into the plasma, and n-type conductivity has been reported. Since then, sulfur has been added to the plasma and film formation has been attempted. Sulfide has strong toxicity. Therefore, in this study, we used organic solvents with relatively low toxicity and containing sulfur to test the film formation of n-type silicon film. The film is formed by the electrical conductivity of the film and the electrical conductivity of the film is formed by the electrical conductivity of the film. In the past year's research, the company has conducted a series of research projects on the development of electric vehicles. The electric field emission characteristic is good, and the electric field emission characteristic is good.

项目成果

木村英樹: "拡がる人工合成ダイヤモンドの応用分野"技術と経済. 399. 67-73 (2000)

木村秀树：“扩大人造金刚石的应​​用领域”技术与经济 399. 67-73 (2000)。

額賀 栄二: "炭素源溶液に水を混入して堆積したダイヤモンド薄膜の結晶性"東海大学紀要工学部. 39.1. 61-66 (1999)

Eiji Nukaga：“通过将水与碳源溶液混合沉积的金刚石薄膜的结晶度”东海大学工学院通报39.1（1999）。

高木勝正: "ポーラスシリコンを用いた窒素ドープダイヤモンドフィールドエミッタの作製(II)"第61回応用物理学会学術講演会講演予稿集. 2. 476 (2000)

Katsumasa Takagi：“使用多孔硅制造氮掺杂金刚石场发射器（II）”第 61 届日本应用物理学会年会记录（2000 年）。

RI Sung Gi: "Hall Effect Measurements of Suface Conductive Layer on Undoped Diamond Films in NO_2 and NH_3 Atomospheres"Japanese Journal of Applied Physics. 38.6. 3492-3496 (1999)

RI Sung Gi：“NO_2 和 NH_3 气氛中未掺杂金刚石薄膜表面导电层的霍尔效应测量”日本应用物理学杂志。

川崎広隆: "液層堆積されたアモルファス炭素薄膜からの電界電子放出特性"第61回応用物理学会学術講演会講演予稿集. 2. 466 (2000)

Hirotaka Kawasaki：“液体层沉积的无定形碳薄膜的场电子发射特性”第 61 届日本应用物理学会年会记录 2. 466 (2000)。