超ナノ微結晶ダイヤモンドのナノバンプ構造化による超高性能電界電子放出素子の開発

超纳米微晶金刚石纳米凸块结构超高性能场发射器件的研制

• 批准号: 18760021
• 负责人: 原 武嗣
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Ariake National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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-18760021/
• 关键词: 結晶工学; 新規機能材料; 超ナノ微結晶ダイヤモんド; 超ナノ微結晶ダイヤモンド

本研究は、ナノパンプ構造化金属薄膜に、PLD法を用いて成長した高品質UNCDを堆積し、超高性能電界電子放出材料素子として検討すべくH17年に立ち上げた研究である。新材料であるUNCDは,その物性がまだよく調べられていない。昨年度は、UNCD薄膜の光学・電気特性について調べることで、より良質なUNCDおよびボロンドープしたp型UNCD薄膜成長の条件を見出した。本年度は実際に電子放出特性を評価したので報告する。申請段階では、ナノバンプ構造化金属薄膜にUNCD薄膜を堆積する予定であった。しかしながら使用するエキシマレーザが高エネルギーであるため、バンプ構造薄膜が損傷し、UNCD薄膜がバンプ構造を維持出来ないことが判明した。電子放出特性評価装置には数ミクロンオーダーのプローブを高真空中で捜査しながら電流測定を行うSPFEC法を用いた。プローブ先端はナノオーダーであり、ナノバンプ構造を形成できずとも、任意の微小エリアでの電子放出特性評価が可能である。そこで、UNCD薄膜及び、p型UNCD薄膜をSi基板上に堆積し、直接電子放出特性評価を行った。測定エリアは2×2mm^2の範囲で放出電流を測定し、マッピングを行った。さらに任意の点にてI-V測定を行った。測定時は、サンプルとプローブ先端の距離を一定に保ち、直流2000Vまでの電圧を印加した。この時、測定を同じ場所で連続的に行うことでしきい値が低くなり、放出電流が増大することが確認できた。これは連続的な電圧印加により、薄膜表面が活性化されたためだと考えられる。最終的に部分的ではあるが、UNCD薄膜で500V近辺、B-UNCD薄膜で300V程度での放出電流が得られる箇所を確認できた。

In this paper, we study the growth of high quality UNCD and ultra-high performance electron-emitting materials by PLD method in H17. New materials are not easy to find, and their physical properties are not easy to adjust. The conditions for the growth of p-type UNCD thin films with good optical and electrical properties were revealed last year. This year's annual report on electron emission characteristics The application stage is determined by the deposition of the UNCD thin film. The structure of the film is damaged and the structure of the film is maintained. The electron emission characteristic evaluation device is used for the investigation of current measurement in high vacuum. The electron emission characteristics of the tip of the tip can be evaluated. Evaluation of direct electron emission characteristics of thin films and p-type thin films deposited on Si substrates 2× 2 mm I-V measurements were performed at any point. The measurement time, the distance between the tip of the tube and the DC voltage of 2000V are kept constant. The time, the measurement, the connection, the low value, the discharge current, the confirmation. The surface of the film is activated by the electric voltage of the film. The final part of the discharge current is confirmed at 500V for UNCD film and 300V for B-UNCD film.

项目成果

Growth of ultrananocrystalline diamond by pulsed laser deposition

脉冲激光沉积生长超纳米晶金刚石

• 发表时间: 2006
• 期刊: Research Signpost : Recent Developments in Lasers and their Applications
• 作者: Tsuyoshi Yoshitake;Takeshi;Hara;Tomohito Fukugawa;Hironori Kubo;Masaru Itakura;Noriyuki Kuwano;Yoshitsugu Tomokiyo;Kunihito Nagayama
• 通讯作者: Kunihito Nagayama

Ultrananocrystalline diamond prepared by pulsed laser deposition

脉冲激光沉积制备超纳米晶金刚石

• 发表时间: 2006
• 期刊: Diamond Rel.Mater. 15
• 作者: Takeshi Hara;Tsuyoshi Yoshitake;Tomohito Fukugawa;Hironori Kubo;Masaru Itakura;Noriyuki Kuwano;Yoshitsugu Tomokiyo;Kunihito Nagayama
• 通讯作者: Kunihito Nagayama

Spectral absorption properties of ultrananocrystalline diamond/amorphous carbon composite thin films prepared by pulsed laser deposition

脉冲激光沉积制备超纳米晶金刚石/非晶碳复合薄膜的光谱吸收性能

• 发表时间: 2007
• 期刊: Jpn. J. Appl. Phys. Vol.46
• 作者: Tsuyoshi YOSHITAKE;Akira NAGANO;Masaru ITAKURA;Noriyuki KUWANO;Takeshi HARA;and Kunihito NAGAYAMA
• 通讯作者: and Kunihito NAGAYAMA

OPTICAL AND ELECTRIC PROPERTIES OF ULTRANANOCRYSTALLINE DIAMOND THIN FILMS PREPARED BY PULSED LASER DEPOSITION

脉冲激光沉积制备超纳米金刚石薄膜的光学和电学性能

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proc. of The 8th Cross Straits Symposium on Materials, Energy and Environment Sciences
• 作者: Akira NAGANO;Tsuyoshi YOSHITAKE;Masaru TAKURA;Noriyuki KUWANO;Takeshi HARA;Kunihito NAGAYAMA
• 通讯作者: Kunihito NAGAYAMA

レーザーアブレーション法による超ナノ微結晶ダイヤモンド/アモルファスカーボン混相膜の構造と光学特性

激光烧蚀法制备超纳米微晶金刚石/非晶碳混合相薄膜的结构与光学性能

• 发表时间: 2007
• 作者: 永野 彰;中川 優;吉武 剛;板倉 賢;桑野範之;原 武嗣;永山邦仁
• 通讯作者: 永山邦仁