負の電子親和力を有するn型半導体ダイヤモンドからの電界電子放出機構

摘要

ダイヤモンド表面の負の電子親和力（NEA）を有効に利用するために、n型半導体ダイヤモンドNEA表面からの電界電子放出特性を評価した。紫外線光電子分光法により、水素プラズマ処理後の表面がNEA を有することを確認した。測定系のアノード電極とダイヤモンド表面間の距離をパラメータとして、電界電子放出特性を測定し、真空中での電圧降下を見積もった。その結果、n型半導体ダイヤモンドNEA表面からの電界電子放出には、数10V/μm以上の電界を表面に印加する必要があった。このような高電界は、表面近傍に存在する電位障壁高さの低減に必要であることがわかった。さらに、表面の内部障壁高さが約3.3eVと見積もることができた。