Экспериментальные исследования и моделирование автоэлектронной эмиссии из синтезированных тонких углеродных нанокластерных пленок

• Автор: Торгашов, Илья Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 144 с. : ил.

1 Современное состояние и задачи автоэмиссионной электроники углеродных наноструктур

1.1 Явление холодной эмиссии электронов, основные этапы изу-

'* чения, область применения

1.2 Основные автоэмиссионные материалы и способы изготовления распределенных катодов

1.2.1 Матричные автоэмиссионные катоды

1.2.2 Автоэмиссия из углеродных волокон и алмазоподобных пленок

1.2.3 Углеродные нанотрубы и их автоэмиссионные свойства

^ 1.2.4 Достоинства и недостатки углеродных пленочных

эмиссионных материалов

1.2.5 Углеродные нанокластерные пленки как альтернативный автоэмиссионный материал

1.3 Развитие теории полевой эмиссии, проблемы теоретического расчета эмиссии с углеродных пленок
1.4 Выводы
2 Экспериментальное исследование внутренней и поверхностной структуры УНП и связи структуры с автоэмис-сионными характеристиками пленок
2.1 История развития туннельной микроскопии и конструкция

2.2 Сканирующая туннельная микроскопия УНП: техника и методы работы
2.3 Внутренняя структура углеродных нанокластерных пленок
2.4 Связь поверхностного строения УНП с их автоэмиссион-ными характеристиками
2.5 Выводы
Оптимизация процесса синтеза УНП с целью улучшения их автоэмиссионных свойств
3.1 Влияние материала подложки на структуру и автоэмисси-онные характеристики УНП
3.2 Оптимизация технологического процесса синтеза УНП на поликоре с подслоем Сг для улучшения их автоэмиссионных свойств
3.3 Общие выводы и рекомендации по синтезу УНП
Легирование углеродных нанокластерных пленок. Связь структуры поверхности, процентного содержания примесей и автоэмиссионных свойств УНП
4.1 Технология легирования УНП
4.2 Влияние легирования УНП на их автоэмиссионные свойства
4.3 Выводы
Модель автоэмиссии электронов из углеродных нанокластерных пленок
5.1 Краткая характеристика метода конечных элементов
5.2 Стационарные задачи квантовой механики
5.2.1 Задача об одномерном квантовом гармоническом осцилляторе
5.2.2 Б - орбитали атомов
5.2.3 Решение квантово-механической задачи в трехмерном случае
5.3 Нестационарные квантово-механические задачи: моделирование автоэлектронной эмиссии
5.3.1 Модель автоэлектронной эмиссии
5.3.2 Результаты расчетов автоэмиссии из нанотруб
5.3.3 Выводы
Заключение
Благодарности
Литература

Глава II
Экспериментальное исследование внутренней и поверхностной структуры УНП и связи структуры с автоэмиссионными характеристиками пленок
Как известно, искривление эмитирующей поверхности может значительно увеличивать автоэмиссионный ток. На микрошероховатостях плоского катода может иметь место усиление поля, и увеличение тока за счет этого, как правило, перекрывает влияние уменьшения площади эмитирующей поверхности. В то же время, высокую автоэмиссию могут демонстрировать атомарно плоские катоды за счет особенностей своего внутреннего строения или электронного строения поверхности. Иногда высокие токи, полученные с того или иного материала, ошибочно объясняют чрезвычайно низкой работой выхода в основном из-за того, что поверхность материала недостаточно изучена. Таким образом, исследования поверхностного строения эмитирующих материалов очень важны. Основными методами исследования поверхности в микроскопических масштабах является сканирующая электронная микроскопия, сканирующая туннельная и атомно-силовая микроскопия. Для исследования поверхности УНП мы использовали преимущественно СТМ по следующим причинам. Во-первых, УНП - материал проводящий, и, следовательно, пригодный для исследования на СТМ. Атомно-силовые и сканирующие электронные микроскопы обычно не обеспечивают разрешения, сравнимого с СТМ. Кроме того, безвакуумная туннельная микроскопия является достаточно быстрым методом исследования, что делает его пригодным для поточного изучения серий образцов. Для исследования внутреннего строения такого неоднородного по структуре материала, как УНП,