Автоэлектронная эмиссия из наноструктурированных материалов

• Автор: Клещ, Виктор Иванович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Автоэлектронная эмиссия из наноматериалов (Литературный обзор)

§1. Общие сведения об автоэлектронной эмиссии из металлов и

полупроводников

§2. Свойства наноразмерных автоэлектронных эмиттеров

§3. Автоэлектронная эмиссия из многоэмиттерных катодов

3.1. Общие свойства и методика исследования многоэмиттерных автокатодов

3.2. Автоэмиссионные свойства катодов на основе различных наноматериалов

3.3. Стабильность автоэлектронной эмиссии и приложение многоэмиттерных катодов

§4. Электромеханические явления при автоэмиссии из наноматериалов

Глава 2. Методика проведения эксперимента
§1. Синтез и структурный анализ наноматериалов
§2. Приготовление образцов
§3. Методика измерения автоэмиссионных свойств образцов
3.1. Методика измерений макроскопически усредненных характеристик катодов
3.2. Измерения в режимах постоянного и импульсного напряжения
3.3. Методика измерений со сканирующим анодом
§4. Методы компьютерного моделирования

Глава 3. Экспериментальное исследование автоэмиссии из наноматериалов
§1. Сравнительное исследование автокатодов на основе различных
наноматериалов
1.1. Автоэлектронная эмиссия из наноуглеродных материалов
1.2. Автоэлектронная эмиссия из нановолокон оксидов
металлов
1.3. Сравнительный анализ и моделирование многоэмиттерных автокатодов
§2. Автоэлектронная эмиссия из одностенных нанотрубок,
синтезированных из смеси углерода и нитрида бора
§3. Зависимость автоэмиссионных характеристик
нанографитных катодов от уровня давления остаточных газов
§4. Разработка катодолюминесцентных ламп
на основе наноуглеродных автокатодов
Глава 4. Электромеханические явления в системах
с упругими автокатодами
§1. Электромеханические колебания автокатодов в постоянном поле
§2. Моделирование электромеханических автоколебаний в системах
с автокатодами
§3. Перспективы использования электромеханических систем
с автокатодами
Основные результаты
Список литературы

Введение
Получение, исследование и применение наноматериалов является одним из актуальных направлений современной науки и техники. В последнее время значительный интерес привлекают исследования автоэлектронной эмиссии (АЭ) из новых типов наноматериалов, представляющих собой острийные (или лезвийные) структуры с нанометровыми характерными размерами. Наиболее ярким примером таких структур являются углеродные нанотрубки. Отличительной особенностью наноэмиттеров, привлекающей к ним особое внимание, является относительно низкое значение напряжения, требуемое для возникновения заметных эмиссионных токов.
С практической точки зрения особо актуальными являются многоэмиттерные автокатоды, представляющие собой массивы острийных наноструктур, нанесенные на различные подложки. Оптимизация параметров таких автокатодов требует понимания фундаментальных научных закономерностей их работы. При этом характеристики многоэмиттерных катодов определяются как параметрами отдельных эмитирующих центров, так и результатом их взаимного влияния в процессе эмиссии. Наряду с микроскопическими параметрами, характеризующими отдельные эмиссионные центры, для описания многоэмиттерных автокатодов также важны и макроскопические характеристики, представляющие собой усредненные значения напряженности электрического поля, плотности тока, плотности эмиссионных центров и т.д. Возможность получения значительных токов и однородной эмиссии с больших поверхностей, делает многоэмиттерные автокатоды привлекательными для создания различных устройств вакуумной электроники.
Наряду с углеродными нанотрубками активно исследуются автокатоды на основе других наноразмерных углеродных структур (наностенки или наночешуйки графита, наноалмаз), а также нановолокон оксидов некоторых
туннелирования электронов на основе непосредственного решения уравнения Шредингера, с учетом конкретной атомной структуры углеродной нанотрубки. Однако так как количество атомов в нанотрубках, изучаемых в эксперименте, достаточно велико, авторам приходится моделировать отдельные атомные кластеры, либо использовать различные приближения [66, 67], в результате чего, выводы таких модельных экспериментов носят частный характер.
§3.3. Стабильность автоэлектронной эмиссии и приложение многоэмиттерных катодов
Экспериментальные исследования автоэмиссии показывают, что ток эмитированных электронов не постоянен во времени и может существенно изменяться в ходе измерений. Для характеристики данного процесса используется понятие стабильности автокатода, под которым понимается степень отсутствия изменений тока во времени. Экспериментально наблюдаемые изменения эмиссионного тока можно разделить на обратимые и необратимые. Обратимые изменения включают в себя флуктуации тока относительно среднего значения, а также обратимое изменение общего уровня тока во времени. Последнее может быть вызвано изменением внешних параметров, таких как давление и температура, или сменой режима работы катода, например, при первом включении напряжения или резком изменении его величины. Необратимые изменения заключаются в деградации (снижении) тока АЭ, которые связаны с разрушением материала катода и с изменением геометрии катода.
Процессы, определяющие стабильность эмиссии, зависят от вида материала, на основе которого изготовлен катод, и поэтому позволяют характеризовать его фундаментальные свойства. Стабильность автокатода определяет возможность его практического применения. В зависимости от требований, предъявляемых к автокатоду, определяющими могут оказаться как устойчивость автоэмиссионного тока к деградации, которая определяет