Ｓｉ量子ドット集積構造による弾道電子制御と低電圧駆動高効率電子放出デバイスの創成

采用硅量子点集成结构的弹道电子控制及低压驱动高效电子发射器件的研制

• 批准号: 15J12494
• 负责人: 竹内 大智
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J12494/
• 关键词: 電子放出; Si量子ドット

本年度は、前年度に考察したSi量子ドット多重集積構造の電圧印加時のエネルギーバンド構造について知見を深めるため、大型放射光施設SPring-8を利用し、Si量子ドット多重集積構造における電圧印加時の各Siドット層の電位状態を評価した。Si量子ドット6層積層構造に0Vから-6Vを印加し、光電子脱出角度87度で測定したSi1s内殻光電子スペクトルから、Si基板およびSi量子ドットに相当するSi-Si結合成分およびSiO2に相当するSi-O結合成分ともにエネルギーシフトおよび半値幅の増加が観測された。また、Si-Si結合成分に関しては、印加電圧の増加に伴い、スペクトル形状の変化が認められた。これは、電圧印加による基板および各ドット層の電位変化を反映し、それらが重畳した結果として解釈できる。次に、広角対物電子レンズを用いて、光電子脱出角度の異なる光電子を同時に取り込み、得られたSi1sスペクトルのSi-Si結合成分をピーク分離することで、各Si量子ドット層の電位変化を調べた。ピーク分離は、6層のSi量子ドットおよびSi基板の7成分を用い、Si量子ドットに相当する半値幅は一定とした。また、各層のSi量子ドットの信号強度はSi1s信号の光電子脱出深さを11nmとして、Pt上部電極、Si量子ドット、相間絶縁膜の各膜厚より求めた信号強度の深さ方向に対する減衰率を考慮して決定した。ピーク分離の結果、光電子脱出角度を浅くし、表面敏感測定するに伴い、高結合エネルギー側の強度が相対的に増大することが確認でき、表面側では各ピークのエネルギー差が広く、基板側に向かってエネルギー差が小さくなることが分かった。この結果は、基板側に比べ上層側のSi量子ドットに電界集中が起きていることを示唆しており、前年度の考察が概ね正しいことを実証できた。

This year, compared with the previous year, we investigated the potential state of Si layers in Si quantum multi-layer structure during voltage exposure. Si-Si bond composition corresponding to Si-O bond composition corresponding to SiO2 bond composition corresponding to Si-O bond composition Si-Si bond composition is related to the increase of the voltage, the change of the shape of the Si bond. The voltage of the substrate and the potential of each layer are reflected in the voltage of the substrate and the voltage of the substrate is reflected in the voltage of the substrate. In addition, the angle of photoelectron emission is different from that of photoelectron emission, and the potential of Si quantum layer is adjusted. The separation of Si quantum dots from Si substrate has a constant half-amplitude. The signal intensity of Si quantum dots in each layer is determined by considering the photoelectron extraction depth of Si 1s signal at 11 nm, Pt upper electrode, Si quantum dots, and the film thickness of interphase insulating film. Results of photoelectron separation, photoelectron extraction angle, surface sensitivity measurement, high binding, relative increase in intensity, surface side, and substrate side The results show that the concentration of Si quantum particles on the substrate side is higher than that on the upper layer side.

项目成果

Impact of Phosphorus Doping to Multiply-Stacking Si Quantum Dots on Electron Emission Properties

多重堆叠硅量子点磷掺杂对电子发射性能的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: D. Takeuchi;K. Makihara;A. Ohta;M. Ikeda;S. Miyazaki
• 通讯作者: S. Miyazaki

Si量子ドット多重集積構造からの電子放出特性評価

Si量子点多重集成结构电子发射特性评估

• 发表时间: 2015
• 作者: 竹内大智;牧原克典;大田晃生;池田弥央;宮崎誠一
• 通讯作者: 宮崎誠一

Impact of Phosphorus Doping to Multiply-Stacking Si Quantum Dots on Electron Field Emission Properties

多重堆叠硅量子点磷掺杂对电子场致发射性能的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: Daichi Takeuchi;Katsunori Makihara;Akio Ohta;Mitsuhisa Ikeda and Seiichi Miyazaki
• 通讯作者: Mitsuhisa Ikeda and Seiichi Miyazaki

Evaluation of field emission properties from multiple-stacked Si quantum dots

• DOI: 10.1016/j.tsf.2015.10.070
• 发表时间: 2016-03
• 期刊: Thin Solid Films
• 影响因子: 2.1
• 作者: D. Takeuchi;K. Makihara;A. Ohta;M. Ikeda;S. Miyazaki

GeコアSi量子ドット／Si量子ドット多重集積構造のEL特性

Ge核Si量子点/Si量子点多重集成结构的EL特性

• 发表时间: 2016
• 作者: 竹内大智;山田健太郎;牧原克典;池田弥央;大田晃生;宮崎誠一
• 通讯作者: 宮崎誠一