無電界電子放出源を目指したナノ構造光起電力薄膜の研究

针对无场电子发射源的纳米结构光伏薄膜研究

• 批准号: 17656014
• 负责人: 木下 治久
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656014/
• 关键词: プラズマCVD; a-C:H膜; アモルファス炭素; ブイールドエミッタ; 電界電子放出; a-CN_x:H膜; フィールドエミッタ; プラズマCVD; a-C:H膜; アモルファス炭素; ブイールドエミッタ; 電界電子放出; a-CN_x:H膜; フィールドエミッタ

新しい表示素子・フィールドエミッタ用の材料として期待されるアモルファス炭素(a-C:H)膜の堆積法とその物性,そしてフィールドエミッタ素子への応用を研究した。スーパーマグネトロンプラズマCVD装置の下電極(堆積用基板の設置電極)に印加する:RF電力を100W又は800Wと変化させ,上電極に800WのRF電力を供給することにより,表面粗さが4nm以内の極めて平坦な硬い膜を作製可能とした。膜の抵抗率は基板に印加するRF電力に強く影響され,下電極RF電力を大きくすると抵抗率の低い膜になった。下電極RF電力を800Wから100Wに下げると,光学的バンドギャップが低下した。下電極RF電力を100Wとして,イソブタンの原料ガスに窒素又は水素を添加すると,水素ガスを添加した場合に光学的バンドギャップが大きくなった。下電極RF電力を100wとし,p-Si基板上に窒素又は水素添加のアモルファス炭素膜を堆積した。フィールドエミッションの測定装置にこれらのサンプルを設置して電界電子放出特性を測定すると,光学的バンドギャップが約1.2eVの時に最も低い閾値電界が得られた。電子放出の閾値電界の最小値は添加ガスの種類(窒素又は水素)に関係無く,光学的バンドギャップにのみ依存した。この膜を窒素・水素(3:1)の混合ガスプラズマによりエッチングし表面処理すると,電子放出の閾値電界が13V/μmから11V/μmに低下した。更に,上下電極RF電力300W/100Wにて窒化炭素膜を作製しフィールドエミッション特性を測定すると,窒素・水素の混合ガスプラズマにて表面をエッチング処理した場合,閾値電界が12V/μmから8V/μmに大きく低下した。

研究了无定形碳（A-C：H）膜的沉积方法，该方法被认为是新的显示元件和现场发射器的材料，其物理性能以及它们在现场发射器设备上的应用。应用超级磁控元素CVD设备的下部电极（用于安装沉积底物的电极）：通过将RF功率更改为100W或800W，并向上电极提供800W的RF功率，可以创建具有低于4nm的表面粗糙度的硬膜。膜的电阻率受到施加到底物的RF功率的强烈影响，当较低的电极RF功率增加时，膜的电阻率较低。当较低的电极RF功率从800W降低到100W时，将减小光带隙。将氮或氢添加到较低的电极RF功率为100 W的异丁烷的原始气体中时，当添加氢气时，光条间隙会增加。较低的电极RF功率设置为100 W，并将氮或氢化的无定形碳膜沉积在P-SI底物上。当将这些样品放置在现场发射测量设备中并测量场电子发射特性时，当光条间隙约为1.2 eV时，获得了最低阈值电场。电子发射的阈值电场的最小值仅取决于光条间隙，而与添加气体的类型（氮或氢）相关。用混合的氮/氢（3：1）对该膜进行蚀刻，并进行表面处理，并将电子发射的阈值电场从13V/μm降低至11V/μm。此外，当用300W/100W的上部和下电极RF功率制造碳氮化物膜，并测量使用混合氮/氢气等离子体蚀刻表面时，测量了场发射特性时，阈值电场从12V/μm至8V/μm显着降低。