Образец для цитирования:

Яфаров Р. К., Шаныгин В. Я., Нефедов Д. В. Углеродный пленочный нанокомпозит для сильноточных полевых источников электронов // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. 2019. Т. 19, вып. 1. С. 68-75. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2019-19-1-68-75


УДК: 
537.533.2
Язык публикации: 
русский

Углеродный пленочный нанокомпозит для сильноточных полевых источников электронов

Аннотация

Сформулированы требования и проблемы при создании катодных материалов для сильноточной эмиссионной электроники. Показано, что для создания автокатодов с плотностью тока до 100 А/см2 и выше необходима разработка новых наноструктурных углеродных материалов с поверхностной плотностью наноалмазных острий не менее чем 106–108 см-2. С использованием неравновесной микроволновой плазмы низкого давления определены области режимов для получения углеродных пленочных покрытий, содержащих алмазную и графитовую фазы в различных объемных соотношениях. Обнаружен эффект самоорганизации алмазных нанокристаллитов в графитовых и полимероподобных углеродных пленках при осаждении в микроволновой плазме паров этанола низкого давления. Установлено экспериментально и затем обосновано с использованием кластерной модели структуры аморфного углерода влияние водорода на автоэмиссионные характеристики полученных алмазографитовых пленочных структур. Получены ленточные источники холодных электронов с плотностью автоэмиссионного тока в импульсе более 100 А/см2.

Литература

1. Mittal G., Lahiri I. Recent progress in nanostructured next-generation fi eld emission devices // J. Phys. D : Appl. Phys. 2014. Vol. 47. P. 323001. DOI: https://doi.org/10.1088/0022-3727/47/32/323001

2. Kumar S., Duesberg G. S., Pratap R., Raghavan S. Graphene fi eld emission devices // Appl. Phys. Lett. 2014. Vol. 105. P. 103107. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4895022

3. Filip V., Filip L. D., Hei Wong. Review on peculiar issues of fi eld emission in vacuum nanoelectronic devices // Solid-State Electronics. 2017. Vol. 138. P. 3–15. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sse.2017.09.010

4. Cichy B., Gorecka-Drzazga A. Electron fi eld emission from microtip arrays // Vacuum. 2008. Vol. 82, iss. 10. P. 1062–1068. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2008.01.040

5. Castro C. P., Assis T. A. Degradation of a large area fi eld emitter : Correspondence between linearity and saturation in Fowler-Nordheim plots and unorthodox fi eld electron emission // Vacuum. 2018. Vol. 152. P. 50–56. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2018.03.001

6. Yinhang Zhang Kyong, Yop Rhee, David Hui, Soo-Jin Park. A critical review of nanodiamond based nanocomposites : Synthesis, properties and applications // Composites Part B : Engineering. 2018. Vol. 143. P. 19–27. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.01.028

7. Алмазы в электронной технике : сб. ст. / отв. ред. В. Б. Квасков. М. : Энергоатомиздат, 1990. 248 с.

8. Елинсон М. И., Васильев Г. Ф. Ненакаливаемые катоды. М. : Наука, 1974. 278 с.

9. Белл Р. Эмиттеры с отрицательным электронным сродством. М. : Госэнергоиздат, 1973. 190 c.

10. Dimitrov D. A., Smithe D., Cary J. R., Ben-Zvi I., Rao T., Smedley J., Wang E. Modeling electron emission and surface effects from diamond cathodes // J. Appl. Phys. 2015. Vol. 117. P. 055708. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4907393

11. Патент № 2074444 РФ. Матричный автоэлектронный катод и электронный прибор для оптического отображения информации / Гиваргизов Е. И., Жирнов В. В., Степанова А. Н., Обеленская Л. Н. МПК H01J 31/12. 1997. Бюл. № 2.

12. Terranova M. L., Orlanducci S., Rossi M., Tamburri E. Nanodiamonds for fi eld emission: state of the art // Nanoscale. 2015. Vol. 7. P. 5094. DOI: https://doi.org/10.1039/c4nr07171a

13. Леденцов Н. Н., Устинов В. М., Щукин В. А., Копьев П. С., Алферов Ж. И., Бимберг Д. Гетероструктуры с квантовыми точками : получение, свойства, лазеры. Обзор // ФТП. 1998. Т. 32, № 4. С. 385 – 410.

14. Спицын Б. В., Жевненко С. Н. Термохимия и термодинамика нанокристаллов алмаза // Углерод : фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технологии : сб. тез. докл. 10-й Междунар. конф. Троицк : Тровант, 2016. С. 429.

15. Яфаров Р. К. Физика СВЧ вакуумно-плазменных нанотехнологий. М. : Физматлит, 2009. 216 с.

16. Яфаров Р. К. Неравновесная СВЧ плазма низкого давления в научных исследованиях и разработках микро- и наноэлектроники // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Физика. 2015. Т. 15, вып. 2. С. 16‒31.

17. Saravanan A., Huang B. R., Sankaran K. J., Keiser G., Kurian J., Tai N. H., Lin I. N. Structural modifi cation of nanocrystalline diamond fi lms via positive/negative bias enhanced nucleation and growth processes for improving their electron fi eld emission properties // J. Appl. Phys. 2015. Vol. 117. P. 215307. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4921875

18. Яфаров Р. К., Нефедов Д. В., Шаныгин В. Я. Исследование планарно-торцевой автоэмиссии нанокомпозитных углеродных покрытий с ультрадисперсными алмазами // Актуальные проблемы электронного приборостроения : материалы междунар. науч.-техн. конф. : в 2 т. Саратов : Амирит, 2018. Т. 1. С. 147–154.

Краткое содержание (на английском языке): 
Полный текст в формате PDF (на русском языке):