「高エネルギー密度化に関わる真空中の放電制御技術」専門委員会
第八回委員会議事録
開催日：平成 13 年 1 月 18 日 13：30−17：00
会

場：日本交通協会 第 1 会議室＜委員長＞湯本＜委員＞板垣，金丸，小沼，佐藤（藤井代理），塩入，滝川，中村，堀田，松井，松田，森宮，柳平（鶴田代理），＜特別参加＞福田（電総研），＜幹事＞山本 (修)，斉藤＜幹事補佐＞山納，（敬称省略）＜配布資料＞
VD-8-64 第七回委員会議事録（案）VD-8-65「電気学会誌」記事提案用紙

VD-8-66 将来技術検討アドホック委員会

最終版
設置趣意書 （案）VD-8-67 基礎 ・材料・共通部門研究調査運営委員会報告
VD-8-68 電気学会・情報通信学会

包括的協力関係推進に関する「覚書」調印について

VD-8-69「熱電子発電のエミッタとコレクタの表面制御」資料（福田）VD-8-70「熱電子発電とその傾斜構造電極材料の高性能化」（福田）出典：福田隆三 ：日本材料科学学会，材料科学 33 巻，2 号，pp.21-30，1996

VD-8-71「酸素添加型熱電子発電器の開発」（福田）出典 ：福田隆三：日本材料科学学会， 材
料科学 35 巻，1 号，pp.10-17，1998

VD-8-72「シリコン電界放出エミッタの現状と問題点」（金丸）

VD-8-73 “Control of emission current from silicon field emitter arrays using a built-in MOSFET”（金丸）
出典：S.Kanemaru: Applied surface science, Vol.111, pp.218-223, 1997
“Fabrication of Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor-Structured Silicon Field
Emitters with a Polysilicon Dual Gate”（金丸）出典：Jpn. J. Appl. Phys., Vol.36, pp.77367740, 1997VD-8-74 今後の調査検討および技術報告書の作成について（湯本）VD-8-75 パラメータ調査報告用

文献調査票

＜議事＞
1. VD-8-64 について（湯本）議事録案が承認された。
2. VD-8-65 について（湯本）「電気学会誌」平成 13 年 6 月号特集「先端技術・科学を支える真空」が電気学会編集委員会で承認されたことが報告された．
3. VD-8-66 について（湯本）今後の放電技術委員会の活動方針や活動内容を明確化するため，将来技術検討アドホック委員会が設置されたことが報告された．
4. VD-8-67 について（湯本）JABEE 関係の試行審査が始まること，平成 14 年度全国大会が工学院大学で開催することが報告された．
5. VD-8-68 について（湯本）
電気学会と電子情報通信学会の包括的協力関係推進に関する「覚書」が調印されたことが報告

され，議論された．
＜研究紹介＞
1． 「熱電子発電のエミッタとコレクタの表面制御」資料（福田），VD-8-69, VD-8-70, VD-8-71
熱電子発電器の原理・構造・特徴について紹介された。セシウム封入熱電子発電器では，発電素子内にセシウムを封入することにより，電極の仕事関数の適正化，並びに放出電子の空間電荷効果を中和する正イオン供給を行うことで出力効率を向上させている．さらに，極微量の酸素を導入した酸素添加型熱電子発電器も紹介され，更なる発電出力特性の向上がなされている．また，電総研で開発中の酸素添加型コレクタ電極についても報告され，AgOx コレクタで 1.25eV 程度の低い仕事関数を達成していることが報告された．
Q．最も仕事関数が低くなる状態は，セシウムが電極表面にモノレイアの状態になったときか？
A．コレクタの仕事関数はコレクタ電極温度とセシウムリザーバの温度の割合で決まるが，これが最小になるのはコレクタ電極のセシウム被覆率が 0.6 程度になったときである。
Q．バリウム含浸型電極を用いた場合でもセシウムは使用するのか？

A．その場合，空間電荷を緩和するためには，むしろ Ar イオンプラズマを注入した方がセシウムよりも電子の散乱が少なく済むため効率が良い．
Q．セシウムの表面電離作用と体積電離・衝突電離作用とは？

A．表面電離作用は，高温のエミッタ電極によって熱的にイオン化されることで，体積電離作用とは，エミッタから放出された電子衝突によりセシウムがイオン化することである．
Q．セシウム溜めの液体は，宇宙空間でどのようになるのか？

A．宇宙ではグラファイトにセシウムを入れ込み固体化すること（セシウムインターカレーショングラファイトの形成）で セシウム溜めにしている。
Q．対向している電極の温度差はどのように保っているのか？

A．全てラジエータにより放熱させている．
Q．太陽電池と比較した場合，熱電子発電のメリットは？

A．太陽電池と比較すると衛星自体を小型化でき，比容積比出力の面でメリットがある。
Q．タングステン表面にごく微量の酸素吸着層が形成されている場合，仕事関数が上昇することは，他の金属に対しても適応できるのか？ A．それに関しては，タングステンの場合のみ研究されており，他の金属に適応できるかどうかは不明である。
2． 「シリコン電界放出エミッタの現状と問題点」（金丸）VD-8-72, VD-8-73
はじめに，n 型，p 型，np 型，pn 型，MOSFET 型のシリコン電界放出エミッタの特性とバンド構造について紹介がなされた．また，拡大電子レンズ系を用いてエミッタアレイの電子放出均一性の評価についても紹介がなされた．電子放出の均一性を増す方法として，エミッタ上の酸化膜を除去しなければならない．そのため水素ガスやエチレンガスを導入することで酸化膜を除去する方法が紹介された．真空封止時のエミッタ表面の酸化を防止するため、CHF3 のプラズマエッチングによりカーボン系の膜をコーティングすることで表面改質する方法も紹介された．
Q．n 型と p 型で電子放出の開始電圧が異なる理由は？ A．仕事関数は同じなので，形状の違いも考えられるが，空乏層が拡がることによって内部の電界が高くなるためとも考えられる．
Q．
Si エミッタに SiC コーティングを施した場合，先端の形状や仕事関数に影響があるのか？
結局，どちらにも影響を与えていると考えられる．

A．

Q．フィールドエミッション・Si サージアブソーバの利点は？

A．容量が小さく，応答性に優れていること，製作が簡単なことである．
Q．CHF3 で表面改質しても均一性は 30%程なのか？

A．メーカとの共同開発では 50% 程度にまでは上げることができる。
Q．エージング時の先端の温度は何度ぐらいになっているのか？ A ．1µA 程度のエージングでは,F-N 特性が変化していないので，温度はそれほど上昇していないと思われる。むしろ，エチレンを導入したことによる化学的な変化が起こっていると考えられる．
＜今後の調査活動と技術報告書について＞VD-8-74, VD-8-75（湯本）
今後の調査活動と技術報告書の作成方針について報告が行われた．報告書は，「各分野での最近の研究状況」，「研究課題の整理」，「データの紹介」の３章から構成する．次回までに各担当委員は，キーワードの補足，取捨選択および重点調査項目の検討をしていただく．また，文献調査票には，実験データを中心的に紹介していただき，論文はすべてコピーする必要はない．次回委員会より，本文献調査票を用いて調査活動を開始する．
次回委員会 3 月 22 日（木），場所：名古屋大学
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