Светоиндуцированные эффекты в эмиссии электронов из углеродных наноструктурНИР

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 июля 2014 г.-31 декабря 2014 г. Светоиндуцированные эффекты в эмиссии электронов из углеродных наноструктур
Результаты этапа: Все запланированные работы выполнены
2 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Светоиндуцированные эффекты в эмиссии электронов из углеродных наноструктур
Результаты этапа: Все запланированные результаты выполнены
3 1 января 2016 г.-15 ноября 2016 г. Светоиндуцированные эффекты в эмиссии электронов из углеродных наноструктур
Результаты этапа: 1. В ходе исследований, проводившихся в 2016 г. соответствии с планом работ проекта, были получены образцы разнообразных наноуглеродных материалов, на основе которых создавались многоэмиттерные и точечные катоды. Основным методом, использовавшимся для этих целей служило газофазное осаждение углеродных материалов из смеси метана и водорода. Активация газовой смеси, необходимая для осуществления процесса синтеза производилась посредством инициации в газовой смеси водорода и метана разряда постоянного тока. Состав и структурные характеристики получаемых материалов определялись параметрами процессов осаждения, включая материал и температуру подложки, концентрацию метана и общее давление газовой смеси, параметры (напряжение и ток) разряда и т.д. Подобранные в ходе экспериментальных исследований условия позволили воспроизводимо получать с помощью использованного метода наноуглеродные пленочные материалы различных типов, включая поликристаллические алмазные пленки (в том числе текстурированные пленки, которые представляли особый интерес для данного исследования); пленки, состоящие из частично ориентированных кристаллитов графита нанометровой толщины (нанографитные пленки); пленки, состоящие из углеродных нанотрубок; и пленки в виде моно- и много-слойного графена. Некоторые из полученных материалов подвергались дополнительной обработке: текстурированные поликристаллические алмазные пленки, состоящие из смеси кристаллитов нанометрового и микрометрового размера подвергались процедуре селективного термического окисления, в результате чего получались алмазные кристаллиты пирамидальной игольчатой формы; образцы нанографитных и графеновых пленок подвергались обработке для их отделения от металлических подложек и переноса на диэлектрические и др. подложки. Отработанные ранее экспериментальные методики позволяли воспроизводимое изготовление необходимых материалов в требуемых количествах. Всего было получено и исследовано более 100 образцов различного типа. Кроме этого проводились исследования о влиянии добавления азота в состав газовой смеси на структурно-морфологические характеристики получаемых материалов (в частности на получаемые алмазные кристаллиты). Структурные исследования получаемых материалов производились с помощью методов электронной дифракции и микроскопии. Дополнительно к этому использовались методы комбинационного рассеяния света, фото- и катодо-люминесценции. 2. Полученные образцы углеродных материалов использовались для создания катодов в виде пленок, содержащих массивы эмиттирующих центров, а также в виде точечных эмиттеров. Для многоэмиттерных катодов изготовленные углеродные пленки подвергались минимальной обработке с целью устранения существенных неоднородностей и краевых эффектов. Производилось крепление пленок к спейсерам, сеткам, электродам, необходимым для их дальнейшего использования в качестве катодов. Индивидуальные точечные эмиттеры изготавливались с применением микроманипуляторов и технологий, обеспечивающих крепление объектов микрометрового и субмикрометрового размера к массивным держателям. Такие операции производились с помощью системы, основанной на системе Signaton, снабженной оптическим микроскопом, микроманипуляторами и импульсным лазером, обеспечивавшем локальное испарение материала и лазерную сварку. Также использовались электронно-лучевые и ионно-лучевые системы, позволявшие манипуляции с индивидуальными углеродными кристаллитами алмаза и аналогичными объектами и их крепление к массивным основаниям с помощью локального нанесения платины. Изготовленные таким образом образцы катодов подвергались исследованиям с целью определения их геометрических параметров и структурно-морфологических особенностей, а также с целью выявления потенциально возможных изменений в свойствах углеродных материалов в ходе проводившихся манипуляций. В том числе проводилось исследование оптических характеристик отдельных кристаллитов алмаза - были определены спектры поглощения света, фото- и катодо-люминесценции, комбинационного рассеяния света, включая пространственное распределение этих характеристик. На основе полученных данных были выявлены состав примесей и типы структурных дефектов. 3. Изготовленные образцы катодов были исследованы для определения вольт-амперных зависимостей эмиссии, пространственного распределения эмиссионных центров (для многоэмиттерных катодов), энергетических распределений эмиттированных электронов. В том числе проводилось изучение зависимости этих характеристик от воздействия оптического (лазерного) излучения. Производился теоретический анализ полученных экспериментальных данных.

Статьи по НИР