Study on enhancement in emission current of plane-type cathodes based on nanocrystalline silicon

纳米晶硅平面型阴极发射电流增强研究

• 批准号: 18560342
• 负责人: SHIMAWAKI Hidetaka
• 金额: $ 2.47万
• 依托单位: Hachinohe Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18560342/
• 关键词: MOS; tunneling cathode; field emitter; electron emission; nanocrystalline silicon; 微小冷陰極; MOSトンネル陰極; トンネル電子放射; シリコン微結晶; 真空ナノエレクトロニクス

Planar-type cathodes based on nanocrystalline Si covered with a thin oxide film fabricated using a pulsed laser ablation technique were demonstrated. The electron emission occurred at the gate voltage higher than the work function of the Au gate, and the emission efficiency increased with decreasing gate thickness and was improved up to 4 % for the cathode with 5nm Au gate. A lot of nanoholes in the thin Au film were observed, suggesting emission included electrons directly emitted from nanocrystalline aligned under nanoholes. The energy distribution of emitted electrons shows strong dependence on the gate voltage that the distributions become broader from 2 to 4 eV in FWHM, and the spectrum moves to the higher energy side with the increase in the applied voltage. In addition, we measured the emission angle of the cathode. The measured value was estimated about 4.5°, showing an advantage of a planer cathode in comparison with a conventional field emitter.

采用脉冲激光烧蚀技术制备了纳米晶硅表面覆盖氧化膜的平面型阴极。电子发射发生在栅极电压高于Au栅极功函数处，并且发射效率随栅极厚度的减小而增加，对于5nm Au栅极的阴极，发射效率提高了4%。在Au薄膜上观察到大量的纳米孔，表明发射包括电子直接从纳米孔下排列的纳米晶体发射。发射电子的能量分布与栅极电压有较强的依赖性，在FWHM中，栅极电压在2 ~ 4 eV范围内分布较宽，且随着外加电压的增加，发射电子能谱向高能侧移动。此外，我们还测量了阴极的发射角。测量值估计约为4.5°，显示了与传统场发射极相比，平面阴极的优势。

项目成果

Improvement of emission efficiency of nanocrystalline silicon planar cathodes

• DOI: 10.1116/1.2839886
• 发表时间: 2008-03-01
• 期刊: JOURNAL OF VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY B
• 影响因子: 1.4
• 作者: Shimawaki, Hidetaka;Neo, Yochiro;Takai, Mikio
• 通讯作者: Takai, Mikio

Emission Properties of Nanocrystalline Silicon Planar Cathode

纳米晶硅平面阴极的发射特性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proc. of 14th Int. Display Workshops
• 作者: 村井 渡;他;H. Shimawaki;村井渡,堀田昌志,小川良太,羽野光夫;H. Shimawaki;宮原舞子,堀田昌志,粟井郁雄;村井渡,福山真三,堀田昌志,羽野光夫,粟井郁雄;H. Shimawaki
• 通讯作者: H. Shimawaki

Emission Properties of Nanocrystalline Silicon Planar Cathodes

纳米晶硅平面阴极的发射特性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proc.of 14th Tnt.Display Workshops
• 作者: 宮原 舞子;他;村井渡,堀田昌志,小川良太,羽野光夫;H.Shimawaki
• 通讯作者: H.Shimawaki

シリコン微結晶構造を用いたMOSカソードの電子放出特性

采用硅微晶结构的MOS阴极的电子发射特性

• 发表时间: 2007
• 期刊: 第4回真空ナノエレクトロニクスシンポジウム予稿集
• 作者: 村井 渡;他;H. Shimawaki;村井渡,堀田昌志,小川良太,羽野光夫;H. Shimawaki;宮原舞子,堀田昌志,粟井郁雄;村井渡,福山真三,堀田昌志,羽野光夫,粟井郁雄;H. Shimawaki;H. Shimawaki;H. Shimawaki;H. Shimawaki;嶋脇秀隆
• 通讯作者: 嶋脇秀隆

Emission Properties of Naonocrystalline Silicon Planar Cathodes

纳米晶硅平面阴极的发射特性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proc.of 14^<th> Int.Display Workshops
• 作者: 村井 渡;他;H. Shimawaki;村井渡,堀田昌志,小川良太,羽野光夫;H. Shimawaki;宮原舞子,堀田昌志,粟井郁雄;村井渡,福山真三,堀田昌志,羽野光夫,粟井郁雄;H. Shimawaki;H. Shimawaki
• 通讯作者: H. Shimawaki