Field Emitter Arrayの高機能化とその応用: FEAを用いた新規アプリケーションの提案

摘要

We have developed field emission array (FEA) with new focusing electrode structure and proposed several devices and applications using FEA. In order to realize a fine defined field emission display (FED), optimized volcano-structured double-gated FEA was fabricated and focusing characteristics was successfully confirmed. By using volcano-structured double-gated FEA, high frequency vacuum tubes, X-ray imaging tube and excimer lamp were newly proposed and estimated. Further more, highly performed focusing characteristics is needed for the applications using crossover electron beam, such as electron beam microscope and electron beam lithography. The Quad-gated FEA, which equipped an einzel lens just in front of extractor electrode, was fabricated and estimated. It was shown by simulations that the emitted electron beam made a crossover. These results promised new devices and application using FEA.%我々は電界放射微小電子源（Field Emission Array：FEA）に従来にない構造の集束電極を付加することで著しい性能向上を実現し、新規デバイスやアプリケーションの提案を行って来た.従来FEAは製造プロセス・構造の律束により，電子放出サイトの直上に減速電界による単孔レンズを設ける事が一般的であった.しかし，集束動作時に放出サイト近傍の電界強度の減少を引き起こす為，電子ビーム量の著しい減少は不可避であった.Field Emission Display（FED）応用を目的とし，電子ビーム量を維持し且つ集束機能を実現可能なvoIcano-structured double-gated FEA構造を提案し作製・評価を行い，良好な結果を得ている.またこの構造を用いることで高周波管，高精細X線イメージングセンサやェキシマランプに応用し性能向上が期待出来る.更に電子ビームを高精細に集束させる為，アインツェルレンズー体型の4段ゲートFEAの試作・評価を行った.この結果，クロスオーバーを実現可能である事を明らかにした.これによりカソード・カラムー体のマイクロサイズ電子線顕微鏡・電子線リソグラフィー実現への可能性を示した.