熱陰極からの脱却は21世紀技術における至上命題である。Fowler-Nordheim式に従うトンネル効果電界放射素子は、熱陰極にかわる冷陰極の中核技術を担うとされている。実用化に耐えうる同素子の開発が急がれている。本研究では、導電性酸化亜鉛ウイスカー群で冷陰極を構成し、電界放射を得て、電界放射パラメーターである同群の構造因子および仕事関数を議論した。ウイスカー群の電界放射特性はFowler-Nordheim式に従うトンネル効果に支配されており、同式を構成する構造因子と見かけの仕事関数が、ウイスカー先端局所構造と先端材料によって変化することを見出した。得られた知見をもとに実用的な電界放射発光素子を試作した。以上の結果を以下に示す10章からなる論文にまとめた。Introduction」では、電界放射素子の電界放射現象に関するこれまでの研究をまとめ、問題点を明らかにし、本研究の背景、目的および本論文の構成を示した。Films」では、アルミニウム添加酸化亜鉛(ZnO:Al)ウイスカーのみで構成された冷陰極とアモルファス炭素系膜を電子放射先端としたZnO:Alウイスカーで構成された冷陰極より電界放射を得ることができることを確認した。電界放射特性を比較し、効率のよい電界放射特性を得るためには、電界放射パラメーターを最適化する必要があることを明らかにした。Emitters」では、電極間距離を精密に変化することにより、ウイスカー冷陰極先端における局所的な電界を求めることができ、さらにウイスカーの構造因子の有効範囲が把握できた。これまで互換性がなかった2種類の構造因子を統括的に再定義し、2種類の構造因子を精密に求めることにより、構造因子を最適化することができることを明らかにした。Test」では、ウイスカー冷陰極を過負荷な条件下で連続動作させることにより、突発的なサージ電流でウイスカー冷陰極が損傷を受けることを明らかにした。Display」では、ウイスカー冷陰極を長時間連続動作させることにより、動作雰囲気中でイオン化したガス分子・原子のイオン衝撃でウイスカー冷陰極が損傷を受けることを明らかにした。変質し、電子放射先端の曲率半径が増大する。Groups」では、終端構造を積極的に変化させたアモルファス炭素系膜を電子放射先端としたウイスカー冷陰極より得られた電界放射特性の解析を行い、冷陰極の構造因子および仕事関数を決定した。最表面部が電気的に局在化することで仕事関数が小さくなることを明らかにした。Emitter」では、2章および5章で明らかにしたウイスカー冷陰極に求められる基本条件に従って、耐スパッタ性が高く、電子親和力が比較的小さいMgO薄膜を電子放射先端とした、MgO/ZnOヘテロ接合ウイスカーを合成した。その冷陰極は動作中に大きな損傷を受けなかった。ambient」では、電界放射電流の周波数解析を行い、ウイスカー冷陰極の電界放射特性が冷陰極表面に吸着するガス原子・分子に対して敏感であることを確認した。Emitter」では、ウイスカー冷陰極を用いた発光素子を試作し動作させた。ウイスカー冷陰極を用いた発光素子は十分な輝度の発光を示した。応用に耐えうると結論した。Conclusions」では、各章の結果を検討し、次の結論を得た。ZnO:Alウイスカーで電界放射素子を構成すると、Fowler-Nordheim式を構成する構造因子は10^7m-1であること、電子放射先端をアモルファス炭素系膜で被覆することで見かけの仕事関数は0.64eVから3.81eVになることを明らかにした。応用に耐えうると結論する。Whiskers」と題し、10章から構成されている。Introduction」では、電界放射素子の電界放射現象に関するこれまでの研究をまとめ、問題点を明らかにし、本研究の背景、目的および本論文の構成を示している。Films」では、アルミニウム添加酸化亜鉛(ZnO:Al)ウイスカーのみで構成された冷陰極アモルファス炭素系膜を電子放射先端としたZnO:Alウイスカーで構成された冷陰極の電界放射特性を比較し、効率のよい電界放射特性を得るためには、電界放射パラメーターを最適化する必要があることを明らかにしている。Emitters」では、電極間距離を精密に変化することにより、2種類の構造因子を統括的に再定義し、2種類の構造因子を精密に求めることにより、構造因子を最適化することができることを明らかにしている。Test」では、ウイスカー冷陰極を過負荷な条件下で連続動作させることにより、突発的なサージ電流でウイスカー冷陰極が損傷を受けることを明らかにしている。Display」では、ウイスカー冷陰極を長時間連続動作させることにより、動作雰囲気中でイオン化したガス分子・原子のイオン衝撃でウイスカー冷陰極が損傷を受けることを明らかにしている。最表面部が電気的に局在化することで仕事関数が小さくなることを明らかにしている。Emitter」では、2章および5章で明らかにしたウイスカー冷陰極に求められる基本条件に従って、耐スパッタ性が高く、電子親和力が比較的小さいMgO薄膜を電子放射先端とした、MgO/ZnOヘテロ接合ウイスカーを合成している。その冷陰極は動作中に大きな損傷を受けなかったことを明らかにしている。ambient」では、電界放射電流の周波数解析を行い、ウイスカー冷陰極の電界放射特性が冷陰極表面に吸着するガス原子・分子に対して敏感であることを確認している。Emitter」では、ウイスカー冷陰極を用いた発光素子を試作し動作させている。応用に耐えうると結論している。Conclusions」では、本論文の内容を簡潔に要約している。本論文は工学上及び工業上貢献するところがきわめて大きく、博士(工学)の学位論文として十分な価値を有するものと認める。研究PLL技術及びセルフチューニング技術の電動機制御への応用と電動機駆動に適したパルス変調方式に関する研究OPAC(蔵書検索)お気に入り編集マイメニューの機能は、JavaScriptが無効なため使用できません。ご利用になるには、JavaScriptを有効にしてください。