Эмиссионные характеристики углеродных нанотрубок в постоянном и слабом высокочастотном электрических полях

• Автор: Израэльянц, Карен Рубенович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Углеродные нанотрубки и автоэлектронная эмиссия из структур с углеродными нанотрубками (аналитический обзор)

1.1. Структура углеродных нанотрубок

1.2. Методы получения углеродных нанотрубок

1.3. Теория автоэлектронной эмиссии

1.4. Экспериментальные исследования автоэлектронной эмиссии

из углеродных нанотрубок

1.5 Механические колебания УНТ в переменном электрическом поле

и их влияние на эмиссионные характеристики

1.6. Выводы
Глава 2. Методика эмиссионных измерений автоэлектронных эмиттеров с углеродными нанотрубками в условиях сверхвысокого вакуума
2.1. Стенд для проведения эмиссионных исследований
2.2. Схема измерений, приборное и программное обеспечение
2.3. Методика исследования радиочастотных характеристик
эмиттеров с УНТ
Глава 3. Эмиссионные характеристики углеродных нанотрубок разного

3.1. Автоэлектронная эмиссия из планарных автоэлектронных эмиттеров с углеродными нанотрубками в режиме большой плотности тока
3.2. Автоэлектронная эмиссия из планарных слоев с очень
длинными и редкими ОСНТ
3.3. Выводы
Г лава 4. Автоэлектронная эмиссия из углеродных нанотрубок с нанесенными на них атомами цезия и калия

4.1. Введение
4.2. Исследования автоэлектронной эмиссия из одностенных углеродных
нанотрубок с нанесенными на них атомами цезия и калия
4.3. Анализ и обсуждение полученных результатов
4.4. Исследования автоэлектронной эмиссия из многостенных
углеродных нанотрубок с нанесенными на них атомами цезия
4.5. Анализ экспериментальных исследования автоэлектронной эмиссии из многостенных углеродных нанотрубок с нанесенными
на них атомами цезия
4.6. Выводы
Глава 5. Автоэлектронная эмиссия из углеродных нанотрубок в
присутствии слабого высокочастотного электрического поля
5.1. Характеристика исследуемых образцов
5.2. Расчет высокочастотного сигнала в эмиссионной цепи УНТ
Эмиттера
5.3. Эмиссионные и радиочастотные характеристики исследуемых
образцов
5.4. Анализ частотных зависимостей автоэмиссионного тока
5.5. Выводы
Глава 6. Автоэлектронные эмиттеры с УНТ в малогабаритной
рентгеновской трубке
6.1 Характеристики эмиттеров на основе УНТ в малогабаритной
рентгеновской трубке
6.2. Выводы
Заключение
Литература

Введение
Актуальность темы.
Последние годы ознаменовались интенсивным развитием нового направления науки и техники - нанотехнологий, позволяющих создавать новые материалы и структуры, обладающие принципиально новыми свойствами. Среди таких структур большой интерес представляют углеродные нанотрубки (УНТ). Углеродные нанотрубки чрезвычайно привлекательны для современных высоких технологий благодаря своим механическим и электронным свойствам, миниатюрным размерам, и инертности углерода. Благодаря большому отношению длины к диаметру и хорошей электропроводности вблизи концов УНТ уже при малых напряжениях возникает большая напряженность электрического поля, приводящая к появлению автоэлектронной эмиссии. Таким образом, углеродные нанотрубки являются перспективными для создания на их основе низковольтных автоэлектронных эмиттеров. Уже первые эксперименты подтвердили уникальные автоэмиссионные характеристики УНТ. В дальнейшем они были подтверждены учеными из США и Швейцарии [1-3].
Углеродные нанотрубки могут быть легко нанесены на поверхность любой формы. При этом открывается возможность изготовления планарных автоэлектронных эмиттеров с множеством нанотрубок. Именно они представляют наибольший практический интерес в качестве низковольтных автоэлектронных эмиттеров для использования в вакуумных электронных приборах.
В настоящее время имеется много работ, посвященных исследованию автоэлектронной эмиссии как из отдельных, так и из массивов нанотрубок. Часть этих работ рассмотрена в обзорах [4-7]. Однако, хотя с момента открытия уникальных эмиссионных свойств УНТ прошло уже около 15 лет, до сих пор остается много вопросов как фундаментального, так и прикладного плана. В частности, до проведения исследований, выполненных в рамках этой диссертации, не были разработаны стабильные автоэлектронные эмиттеры с углеродными нанотрубками с плотностью эмиссионного тока около 1А/см2.

УНТ резко увеличивается - наступает резонанс. Собственная частота УНТ определяется ее размерами и упругими свойствами и обычно лежит в диапазоне от сотен килогерц до мегагерц и сотен мегагерц.
Впервые механические колебания одиночной одностенной УНТ в переменном электрическом поле визуально наблюдались в просвечивающем электронном микроскопе в работе [52], причем наблюдались как основная, так и 2-я мода колебаний. На рис. 1.12 представлена фотография колеблющейся УНТ из работы [52].
Рис. 1.12 Механические колебания одиночной УНТ [52].
На левом рисунке представлена одиночная многостенная УНТ длиной 6,25 мкм и диаметром 14,5 нм. В отсутствии переменного электрического поля наблюдаются тепловые колебания кончика УНТ. В центре и справа - колебания УНТ в переменном электрическом поле (1-я и 2-я моды колебаний). Частота основной гармоники _/} составляла 530 КГц (рисунок в центре), а частота 2-й гармоники /2 = 3МГц (рисунок справа). В работе [52] приведена также величина модуля Юнга для этих УНТ Еу= 0,21 ТРа.