ダイヤモンド薄膜の複合電極を利用したフラット蛍光ランプの基礎研究

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本研究は希ガス放電を用い、無水銀平面放電型蛍光ランプの発光の高効率化を目的としている。特に多結晶ダイヤモンド薄膜の電極応用の可能性について検討することが2年間の主たる目標である。平成16年度に異なった電極材料の放電特性を評価できるシステムを設計・製作した。このシステムは10mm角の電極用サンプルがスペーサおよび開口部を有する石英製カバーを用いて、2mmのギャップで対向できるようにしてある。サンプルホルダーは真空チャンバー内に設置し、放電の様子が観測できるように石英製窓付きである。電極として用いるサンプル間に10kHzの正弦波電圧を印加した。放電特性は容量性負荷の場合に有効であるVQレサージュ図形法を用いて測定する。平成17年度は電極の放電特性が電極表面の粗さに影響を及ぼすかを主に検討した。電極のサンプルには多結晶ダイヤモンドとMgOを用いた。Neガスで各サンプルについて放電特性システムで放電開始電圧とPd(ガス圧p、電極間距離d)値との関係を測定した。この結果、ダイヤモンドの粗い表面での放電開始電圧が研磨した表面のものより低いことがわかった。MgO単結晶についても同様に放電開始電圧は表面状態を粗くすると低くなることがわかった。これは表面を粗くすることで電極表面積は増加し、電極放出効率が向上することによると見られる。表面の粗さの形状を変えれば、さらに電子放出が高まる可能性がある。ダイヤモンドを電極に応用するためには、微細加工が必要となる。ダイヤモンドの表面を粗くすることにより低電圧化になることがわかった。このため反応性イオンエッチング装置を用いてダイヤモンドの電極加工に必要なエッチングの高速化についても検討した。エッチングガスには酸素を使用した。カソードにMgO焼結体を設置した場合、ダイヤモンドのエッチング速度はステンレス電極に比べて約50%増加することがわかった。