カーボン被覆フィールドエミッタの電子放射モデルの検討(第3報) (電子デバイス)  [in Japanese] On the Mechanism of Enhancement on Field Emission Properties for Carbon-Coated Field Emitters  [in Japanese]

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Abstract

コーン型シリコンエミッタにカーボンを被覆することにより,エミッション特性は約2桁向上する.我々はエミッション向上機構の解明をめざし,密度汎関数を用いた第一原理計算による検討を進めている.ダイヤモンド(001)-(1x1),ダイヤモンド(001)-(2x1),およびグラファイト(ジグザグ)の仕事関数を調べたところ,水素終端により仕事関数は2.3〜3.6eVに低下した.さらに電界印加により実効仕事関数は1.8〜2.5eVまで低下した.エミッション電流については水素終端により,ダイヤモンド(001)-(1x1)は15桁,ダイヤモンド(001)-(2x1)は6桁,グラファイト(ジグザグ)は6桁も上昇することが分かった.これらの結果より,水素終端はカーボン被膜エミッタのエミッション向上の主要な要因であることが明らかになった.

To clarify the origin of the superior field emission characteristics of carbon-coated emitters, we have been investigating the emission mechanism by the numerical simulations. From the work function and emission current analyses based on the ab initio DFT calculation , we found that: (1) the work functions of diamond and graphite dramatically decrease to 2.3-3.6 eV upon hydrogen termination, and the effective work functions of the H-terminated models decrease to 1.8-2.5 eV by applying an external electric field of 2.57 x 10^7 V/cm, (2) hydrogen termination significantly increases emission current: by fifteen orders of magnitude for diamond (001)-(1x1), by six for diamond (001)-(2x1), and by six for graphite. From these investigations, we conclude that the hydrogen terminated models are promising candidates as the mechanism of improving the field emission feature upon coating with the arc-prepared carbon film.

Journal

  • IEICE technical report. Electron devices

    IEICE technical report. Electron devices 114(262), 1-6, 2014-10-21

    The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    110009959113
  • NII NACSIS-CAT ID (NCID)
    AN10012954
  • Text Lang
    JPN
  • ISSN
    0913-5685
  • NDL Article ID
    025919500
  • NDL Call No.
    Z16-940
  • Data Source
    NDL  NII-ELS 
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