ナノ間隙冷陰極の作製と電子波干渉の観測

纳米间隙冷阴极的制作及电子波干涉的观察

基本信息

批准号：
05J09569
负责人：
村上勝久
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J09569/
关键词：
微小電子源電子波干渉電界放射顕微鏡 FEM 電子ビーム誘起堆積

项目摘要

電界放射顕微鏡(Field Emission Microscope:FEM)によりビーム誘起堆積Pt冷陰極の電子放出パターンの評価を行った。これにより、ビーム誘起堆積Pt冷陰極の電子放出パターンは複数のスポットで構成されていることが分かった。また、陽極電圧を高くするとスポットの数も増加することが分かった。ビーム誘起堆積Ptはアモルファスカーボン内に直径3nm程度のPtナノクリスタルを内包した構造をしている。そのため、複数のスポットからなる電子放出パターンはPt冷陰極先端のPtナノクリスタルの分布を反映したものであると考えることができる。400℃アニール処理を行ったPt冷陰極では、放出電流が低い時に縞状の電子放出パターンを観察した。アニール処理によりPtナノクリスタルが凝集し電気伝導特性が変化したことにより、隣接する電子放出サイトで電子波の干渉が起こっている可能性があることを示した。次にアニール処理を行うことによってPt冷陰極表面にナノ突起を作製することができ、先端に10nmの間隙をもつナノ突起を作製することが出来た。電界放射顕微鏡による評価を行ったところ、隣接2先端から放出した電子波の干渉縞と考えられる7本の縞状の電子放出パタニンを観測した。得られた干渉縞はフラウンホーファ回折モデルから得られた干渉パターンと良い一致を示すことを明らかにした。干渉縞の間隔から電子波の波長を求めると金属のフェルミ波長と同程度となることを明らかにした。この成果をThe Joint 19th International Vacuum Nanoelectronics Conference and 50th International Field Emission Symposium, July 17-20,2006,Guilin, China.において発表した。

使用场发射显微镜 (FEM) 评估束诱导沉积 Pt 冷阴极的电子发射图案。这表明束诱导沉积 Pt 冷阴极的电子发射图案由多个点组成。还发现增加阳极电压也会增加斑点的数量。束诱导沉积的Pt具有其中直径约3nm的Pt纳米晶体包含在无定形碳内的结构。因此，由多个光斑组成的电子发射图案可以认为反映了Pt冷阴极尖端的Pt纳米晶体的分布。对于在 400°C 退火的 Pt 冷阴极，当发射电流较低时，观察到条纹电子发射图案。结果表明，Pt纳米晶在退火过程中发生聚集，其导电性能发生变化，这可能会导致相邻电子发射位点的电子波发生干扰。接下来，通过进行退火处理，我们能够在 Pt 冷阴极的表面上创建纳米突起，并且能够在尖端处创建具有 10 nm 间隙的纳米突起。当使用场发射显微镜进行评估时，我们观察到七个条纹电子发射图案，这些图案被认为是从两个相邻尖端发射的电子波的干涉条纹。结果表明，所获得的干涉条纹与从夫琅和费衍射模型获得的干涉图案表现出良好的一致性。据透露，当从干涉条纹的间距确定电子波的波长时，它与金属的费米波长相当。该成果于2006年7月17日至20日在中国桂林举行的第19届国际真空纳电子学会议暨第50届国际场发射研讨会上发表。