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 研究内容

■プラズマCVD法によるカーボンナノチューブエミッタの作製
 近年、ブラウン管(CRT)に代わって液晶(LCD)やプラズマテレビ(PDP)といったフラットパネルディスプレイ(FPD)が普及するようになってきました。これらのディスプレイには一長一短があり、次世代FPDの一つとして、CRTの画質をそのままにフラットパネル化したディスプレイが注目を集めています。これは電界放出型ディスプレイ(FED)と呼ばれています。その原理を図1に示します。
 電子源から放出された電子が対向電極側の蛍光体を発光させるというCRTと原理は同じです。しかしながら、電子源を各画素に配置することでフラットパネル化が実現できます。一方で、その材料として注目されているのがカーボンナノチューブ(CNT)です。CNTは高いアスペクト比と持ち、電気伝導性もよいなど、電子源への応用に適した材料です。そこで、本研究室では、CNTをFED用電子源への応用を目的として研究を行っています。このためにはCNTを三次元的にコントロールしなければなりません。
  

図1. FEDの動作原理図
 まず、図2にプラズマCVD法によって垂直な方向に成長させたCNTを電界放射走査型電子顕微鏡(FE-SEM)で観察した結果です。これは負バイアスを印加した場合に垂直に成長している様子が分かります。次に、図3に電子ビームリソグラフィーにより最小で400nm(現在は100nm以下)のドット配列化した触媒金属上に、垂直なCNTが成長している様子が分かります。


図2. 垂直配向CNTのFE-SEM写真


図3(a). ドット配列化したCNTのFE-SEM写真


図3(b). ドット配列化したCNTのFE-SEM写真(左からドットサイズ:300, 200, 100nm)
 そして、これらの電子源としての特性を調べた結果を図4に示します。図4から図3に示したように三次元的に制御することで電子放出の開始する電圧が低下し、特性が向上していることが確認できます。
 (2008年には、100V程度まで電圧を低下させることができました。)


図4. 電界電子放出特性の測定結果

詳細資料(PDFファイル: 307 kB)
【文責:松田貴文-修士2年(2007.2.19)】
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