Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2016,  том 13,  №4, 534-539

 

Яфаров Р.К., Котина Н.М.

Получение нанокомпозиционных углеродных материалов для сильноточных полевых источников электронов

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.Саратов, Россия
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Сформулированы требования и проблемы при создании автоэмиссионных катодных материалов для сильноточной эмиссионной электроники. На основе анализа литературных данных показано, что для создания автокатодов с плотностью тока до 100 А/см2 и выше необходима разработка новых наноструктурных алмазографитовых материалов с поверхностной плотностью алмазных нанокристаллитов в графитовой матрице не менее, чем 106-108 см-2. С использованием неравновесной микроволновой плазмы низкого давления определены области режимов, обеспечивающих как раздельное получение углеродных пленочных структур заданной аллотропной модификации (алмазные, графитовые, графеноподобные), так и нанокристаллических структур, содержащих алмазную и графитовую фазы в различных объемных соотношениях. Обнаружен эффект самоорганизации алмазных нанокристаллитов в графитовых и полимероподобных углеродных пленках в процессах осаждения из паров этанола низкого давления. Установлено, что при определенных толщинах в полученных углеродных пленках наблюдается спонтанное формирование квазизамкнутой сотовой макроячеистой структуры гексагонального вида, состоящей из различных ветвящихся цепей, линейные размеры которых могут достигать 100 мкм. Установлено экспериментально и затем обосновано с использованием кластерной модели структуры аморфного углерода влияние водорода на автоэмиссионные характеристики полученных алмазографитовых пленочных структур. Показано, что изменением режима неравновесной конденсации достигается изменение порога полевой эмиссии электронов от 15-17 В/мкм до 4-6 В/мкм, а плотности эмиссионных токов могут достигать значений более 100/см2.

Ключевые слова: микроволновая плазма, автоэмиссия, нанокристаллиты алмаза, самоорганизация.

УДК 629.7


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 13, No.4 (2016) 534-539

 

Yafarov R.K., Kotinа N.M.

Preparation of composite materials for carbon high field electron source

Saratov State Technical University, Saratov, Russia

Formulated requirements and issues for creating a field emission cathode materials for high-current emission electronics. Based on the analysis of literature data shows that the creation of autocatalog with a current density of 100 A/cm2 and higher required the development of new nanostructured almasarweh materials with surface density of diamond nanocrystallites in the graphite matrix is not less than 106-108 cm2. Using non-equilibrium microwave plasma of low pressure identified areas regimes, providing separate production of carbon film structures of a given allotropic modifications (diamond, graphite, graphene) and nano-crystalline structures, containing diamond and graphite phases in different volume ratios. The effect of self-organization of diamond nanocrystallites polimerbetone in graphite and carbon films in deposition of vapors of ethanol low pressure. Found that at certain thicknesses in the resulting carbon films is observed spontaneous formation of cell kwasizabantu macrochaetae structure of hexagonal form, consisting of various branching circuits, the linear dimensions of which can reach 100 µm. Established experimentally, and then justified using the cluster model of the structure of amorphous carbon, the influence of hydrogen on field emission characteristics of the obtained almasarweh film structures. It is shown that the change of regime of non-equilibrium condensation is achieved by changing the threshold field emission of electrons from 15-17 V/µm to 4-6 V/µm, and the density of emission currents can reach values of more than 100/cm2.

Keywords: microwave plasma, field emission, nanocrystalline diamond, selforganization.