ナノビジョンサイエンスの創成を目指したナノピクセルディスプレイの基礎研究

画素サイズがナノオーダーの超高精細ディスプレイを実現するための最も重要な要素技術である、ナノ領域に収束できる電界放射微小電子源と新しい概念の蛍光体である電子線励起レーザ蛍光体の実現を目指した研究を行った。1.ナノ領域に収束できる電界放射微小電子源のために、まずシミュレーションソフトを用いて電極構造の最適化を行った。そして、その最適条件を基に電界放射陰極作製を作製した。プロセスにはSOI基板を、エミッタ形成にはスピント法を用いた。このように作製した電界放射陰極は110Vのゲート電圧でnAオーダーのエミッション特性を示した。次に収束電極を動作させるとアノード電流が減少し、ゲート電流が増加した。この原因はフォーカス電極によってできる負電位のバリアの影響であると考えられ、軌道計算を行いバリアによって電子がゲート電極に引き戻されることを確認した。バリアの影響を回避するにはソースサイズ、放射角の広がりを抑えるエミッタの作製が必要となる。以上により、スピント法による収束電極一体型電界電子放射陰極作製技術を確立し、高性能電界電子放射陰極開発に道を開いた。2.TiO2:Eu微小球を製作しそのCL特性を測定した。微小球からの発光スペクトルには、Eu^<3+>イオンからの発光に重ね合わさるように周期的な微細構造が現れていることがわかり、CLでも共振器のモードを反映した発光が得られることがわかった。また、ZnO単結晶の電子線励起レイジングの実験では、30μm厚のZnO単結晶膜で電子線照射のバンド端発光とは別の長波長側の発光を確認した。しかし、これら発光については半値幅が極めて広いなど問題からレーザ発振であるかどうかは特定できなかった。

画素サイズがナノオーダーの超高精細ディスプレイを実現するための最も重要な要素技術である、ナノ領域に収束できる電界放射微小電子源と新しい概念の蛍光体である電子線励起レーザ蛍光体の実現を目指した研究を行った。1.ナノ領域に収束できる電界放射微小電子源のために、まずシミュレーションソフトを用いて電極構造の最適化を行った。そして、その最適条件を基に電界放射陰極作製を作製した。プロセスにはSOI基板を、エミッタ形成にはスピント法を用いた。このように作製した電界放射陰極は110Vのゲート電圧でnAオーダーのエミッション特性を示した。次に収束電極を動作させるとアノード電流が減少し、ゲート電流が増加した。この原因はフォーカス電極によってできる負電位のバリアの影響であると考えられ、軌道計算を行いバリアによって電子がゲート電極に引き戻されることを確認した。バリアの影響を回避するにはソースサイズ、放射角の広がりを抑えるエミッタの作製が必要となる。以上により、スピント法による収束電極一体型電界電子放射陰極作製技術を確立し、高性能電界電子放射陰極開発に道を開いた。2.TiO2:Eu微小球を製作しそのCL特性を測定した。微小球からの発光スペクトルには、Eu^<3+>イオンからの発光に重ね合わさるように周期的な微細構造が現れていることがわかり、CLでも共振器のモードを反映した発光が得られることがわかった。また、ZnO単結晶の電子線励起レイジングの実験では、30μm厚のZnO単結晶膜で電子線照射のバンド端発光とは別の長波長側の発光を確認した。しかし、これら発光については半値幅が極めて広いなど問題からレーザ発振であるかどうかは特定できなかった。