Электронная микроскопия углеродных нанотрубок и нановолокон и автоэлектронные эмиттеры на их основе

• Автор: Григорьев, Юрий Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Глава I. Обзор литературы

1.1. Получение НТ

1.1.1. Электродуговой метод

1.1.2. Лазерное распыление

1.1.3. Метод химического осаждения из газовой фазы (СУЛ)

1.1.4. Электролитический синтез

1.1.5. Прочие методы получения нанотрубок

1.1.6. Очистка МСНТ

1.1.7. Очистка ОСНТ

1.2. Структура и классификация НТ

1.2.1. Принципы структурной организации НТ

1.2.2. Виды углеродных структур
1.2.2.1. Одностенные нанотрубки (ОСНТ)
1.2.2.2. Многостенные нанотрубки (МСНТ)
1.2.2.3. Углеродные нановолокна
1.3. Физические свойства углеродных НТ
1.3.1. Измерение сопротивления углеродных НТ
1.3.1.1. Измерение сопротивления МСНТ
1.3.1.2. Измерение сопротивления ОСНТ
1.4. Автоэлектронная эмиссия
1.4.1. Распределение рабочая функция энергии при полевой эмиссии А5
1.4.2. Эмиттеры на основе углеродных нанотрубок
1.4.3. Полевая эмиссия с одиночных МСНТ
1.4.4. Стабильность и разрушение эмиттеров на основе НТ
1.4.5. Применение НТ в качестве эмиттеров
Глава II Изготовление образцов и методы исследования
2.1. Рост КСНТ на М фольге
2.2. Рост углеродных нанотрубок/нановолокон на N1 фольге
2.3. Рост углеродных бинитей
2.4. Приготовление образцов для электронной микроскопии
2.5. Электронная микроскопия
2.6. Измерение автоэлектронной эмиссии
2.7. Исследования электронных свойств ОСНТ методом импеданс-спектроскопии
Глава III Результаты экспериментов
3.1. Электронная микроскопия КСНТ
3.2. Электронная микроскопия нанотрубок/нановолокон (НТ/НВ) (нанокомпозита ОСНТ@пироуглеродное покрытие)
3.2.1. РЭМ- и ПЭМ-исследоеания
3.2.3 Сломанные окончания НТ/НВ
3.2.4. Разветвленные НТ/НВ
3.2.5. ПЭМ-изображения по профилю
3.2.6. Длина НТ/НВ
3.2.7. Принцип организации НТ/НВ
3.3. Электронная микроскопия углеродных бинитей
3.3.1. Растровая электронная микроскопия бинитей
3.3.2. Бинити первого типа
3.3.3. Структура каталитических частиц бинитей первого типа ЛЮ.
3.3.4. Бинити второго типа
3.3.5. Структура каталитических частиц бинитей второго типа
3.3.6. Закономерности роста бинитей
3.3.7. Возможное использование бинитей
Глава IV Исследование эмиссионных свойств КСНТ
4.1. In situ РЭМ-исследования влияния электрического поля и тока эмиссии, а также время выдержки на конфигурацию КСНТ
4.1.1. Подготовка к проведению экспериментов
4.1.3.Влияние электрического поля на конфигурацию нанотрубок
4.1.4. Влияние больших электрических полей на конфигурацию НТ123
4.1.5. Влияние времени выдержки на конфигурацию НТ
4.2. ПЭМ-исследования КСНТ на кромке никелевой фольги
4.3. Обсуждение результатов
4.4. Стабильность конфигурации НТ
Глава V Полевая эмиссия с НТ/НВ
Глава VI Исследования проводимости НТ/НВ методом импеданс-спектроскопии
Заключение
Список литературы

Список сокращений используемых в диссертационной работе:
МСНТ многостенная углеродная нанотрубка
ОСНТ одностенная углеродная нанотрубка
КСНТ углеродная нанотрубка с коническими стенками
СУБ метод химического осаждения из газовой фазы
ПЭМ просвечивающая электронная микроскопия
ВРЭМ высокоразрешающая просвечивающая электронная
микроскопия РЭМ растровая электронная микроскопия
ВАХ вольт-амперная характеристика
АСМ атомно-силовая микроскопия
Еср средняя напряженность электрического поля
ОСНТ@ПУ нанокомпозит представляющий собой одностенную нанотрубку, покрытую слоем пироуглеродного графита.

единичной трубке в течение 350 часов при токе эмиссии порядка 3 мкА и давлении 10'9 мБарр, показали, что видимых изменений в структуре эмиттеров не наблюдалось. Механизм, вызывающий необратимые изменения в структуре эмиттеров на основе ОСНТ, до конца не понятен, но несколько интересных особенностей всё же становятся ясными. De Heer с коллегами провели эксперименты по эмиссии с МСНТ в просвечивающем электронном микроскопе [101]. Исследования показали, что разрушение эмиттера происходит за очень короткий промежуток времени (<1 мс), при токе эмиссии -0.1 мкА, при этом происходит необратимое разрушение эмиттера. При этом, нанотрубные слои и шапки пропадают или заворачиваются. В некоторых случаях, как было показано в [101], окончания НТ превращаются в аморфные. В любом случае, происходит сильное снижение эмиссионных характеристик трубок и для достижения тех же значений тока эмисии, что и до разрушения, требуются много большие напряжения. De Pablo с соавторами в статье [96] доказал, что сбой в работе одиночных МСНТ может быть объяснен присутствием дефектов в нанотрубке.
До сих пор не до конца понятен процесс разрушения, сбоев и стабильности эмиттеров на основе углеродных НТ. ОСНТ являются стабильными эмиттерами даже для сверхвысоких напряжений, в то время как эмиттеры, на основе пленок с ОСНТ (film emitters), в некоторых случаях, показывают постепенное снижение эмитирующего тока. Также не ясно (в случае пленок): происходит ли разрушение отдельных нанотрубок или снижение эмиссионного тока на всех НТ.
1.4.5. Применение НТ в качестве эмиттеров
В последнее время учёные всего мира всё больше обращают внимание на углеродные нанотрубки и использование их в качестве эмиттеров. Эмиттеры из НТ рассматриваются как альтернатива существующим источникам