Автоэмиссионные катоды на основе полимерного композитного материала
ВВЕДЕНИЕ
Использование автоэлектронных эмиттеров представляется привлекательным при построении широкого класса вакуумных электронных устройств. За последнее время активно ведутся работы по разработке и исследованию их эмиссионных свойств. Автокатоды по сравнению с другими эмиттерами обладают рядом преимуществ, обеспечивающие эффективность их применения:- не требуется затрат энергии на сам эмиссионный акт, в отличие от других видов эмиссии;- отсутствие накала, что, в свою очередь, позволяет использовать прибор незамедлительно;- высокая плотность тока, что позволяет создавать приборы большой мощности;- возможность работы в условиях радиации (радиационная стойкость);- безынерционный процесс, поскольку ток безынерционно реагирует на изменение внешнего напряжения.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ
1. Теория автоэлектронной эмиссии из металлов
2. Особенности автоэлектронной эмиссии полупроводников
3. Автоэлектронная эмиссия из алмазоподобных материалов
4. Особенности автоэлектронной эмиссии из углеродных нанотрубок
5. Автоэлектронная эмиссия из графитоподобных материалов
6. Автоэмиссионные свойства материалов на основе полимера
Глава 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Объект исследования. Полидифениленфталид и его свойства
2. Методика изготовления образцов
3. Разработка экспериментальной ячейки
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
1. ВАХ системы кремний – полимер – вакуум
2. Эмисионные свойства системы металл – композит (полимер/графит) – вакуум
3. Эмиссионные свойства системы металл – композит (полимер/кремний) – вакуум
4. Сравнение ВАХ в координатах Фаулера-Нордгейма композитных материалов
5. Особенности эмиссии из композитных структур
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
1. Елецкий, А. В. Холодные полевые эмиттеры на основе углеродных нанотрубок [Текст] / А. В. Елецкий, // УФН. – 2010. – Т. 180. – В. 9. – С. 897-930.
2. Елецкий, А. В. Углеродные нанотрубки и их эмиссионные свойства [Текст] / А. В. Елецкий // УФН. – 2002. – Т. 172, № 4. – С. 401 -438.
3. Елинсон, М. И. Ненакаливаемые катоды. / М. И. Елинсон, Г. Ф. Васильев // М. Наука. 1974. – С. 278.
4. Захидов, А. А. Статистический анализ низковольтной автоэлектронной эмиссии из наноуглерода [Текст] / А. А. Захидов, А. Н. Образцов, А. П. Волков, Д. А. Ляшенко // ЖЭТФ. – 2003. – Т. 124. – №. 6. – С. 1391-1397.
5. Ионов, А. Н. Влияние тонкого полимерного покрытия на автоэмиссионные свойства плоских металлических катодов [Текст] / А. Н. Ионов, Е. О. Попов, В. М. Светличный, А. А. Пашкевич // Письма в ЖТФ. – 2004. – Т. 30. – В. 13. – C. 77-82.
6. Колосько, А. Г. Исследование статистического разброса автоэмиссионных параметров многоострийных катодов на основе композита полимер-углеродные нанотрубки [Текст] / А. Г. Колосько, Е. О. Попов, С. В. Филиппов, П. А. Романов // Письма в ЖТФ. – 2014. – Т. 40, В. 10. – С. 65-72
7. Корнилов, В. М. Эмиссионные свойства планарной структуры кремний–полимер–вакуум [Текст] / В. М. Корнилов, А. Н. Лачинов, Б. А. Логинов, В. А. Беспалов // ЖТФ. – 2009. – Т. 79. – В. 5. С. 116-119.
8. Крель, С. И. Автоэлектронная эмиссия из безострийных наноструктур [Текст] / С. И. Крель, А. В. Архипов, Н. М. Гнучев // Материалы работ молодежной научной конференции – Санкт-Петербург, СПбГПУ, 23-24 мая 2013. – С. 164.
Явление автоэлектронной эмиссии (АЭ) представляет собой излучение электронов электропроводящими твердыми или жидкими телами под воздействием сильного электрического поля. Физический смысл состоит в том, что ширина потенциального барьера для электронов на границе проводник-вакуум при напряженности внешнего поля около 109 В/м становится достаточно малым для того, чтобы электроны смогли беспрепятственно туннелировать сквозь него с определенной вероятностью, которая определяется толщиной барьера [3]. В этом квантово-механическом туннелировании состоит существенное различие АЭ от иных видов эмиссии, такие как термоэлектронная, фотоэлектронная и др., которые протекают за счет получения дополнительной энергии от какого-либо возбуждения, достаточной для перехода электрона в вакуум над потенциальным барьером. В различных работах для обозначения АЭ используются другие термины (полевая, туннельная, холодная, спонтанная, эмиссия и др.) Так как не нужно вспомогательные энергетические затраты на активизацию электронов, то АЭ является перспективным с точки зрения ее практического применения.Первоначально явление АЭ был открыт экспериментом в 1897 году У. Вудом [9]. Но теоретически был объяснен лишь в 1928 г. Р. Фаулером и Н. Нордгеймом по принципу квантово - механического туннелирования. В дальнейшем следовало конкретизация и усовершенствование теории благодаря сбору новой экспериментальной информации и создании материалов для холодных эмиттеров. Сейчас можно найти описание особенностей АЭ из разных материалов в разнообразных статьях, диссертациях, учебниках по вакуумной электронике.