ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2026. №4

УДК: 537.533

АВТОЭМИССИОННЫЕ СВОЙСТВА

НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ КАТОДОВ

НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ ФОЛЬГ

Тхет Хму Маунг, Чит Фон Паинг, Шешин Е.П

Московский физико-технический институт

(национальный исследовательский университет),

141701, Московская область, г. Долгопрудный, Институтский переулок, д.9.

Статья поступила в редакцию 15 февраля 2026 г.

Аннотация. В работе рассматриваются автоэмиссионные свойства наноструктурированных катодов на основе углеродных фольг, включая терморасширенный графит, пиролитический графит и графен. Благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам – высокой электропроводности, механической прочности, термостойкости и низкой работе выхода – углеродные наноструктуры обладают значительным потенциалом в качестве холодных источников электронов для современных вакуумно-электронных приборов. В работе обсуждаются особенности структуры различных углеродных материалов, а также влияние наноморфологии, шероховатости поверхности и наличия острых выступов или слоистых микроструктур на характеристики полевой автоэмиссии. Особое внимание уделено технологиям получения, включая фольги, изготовленные методом CVD, лазерную модификацию поверхности, а также методы формирования графеновых и пиролитических графитовых пленок. Экспериментальные данные показывают, что наноструктурированные углеродные фольги обеспечивают стабильную автоэмиссию при относительно низких напряженностях электрического поля, а создание микро и нановыступов позволяет существенно повысить эффективность эмиссии. Моделирование траекторий электронов подтверждает пригодность катодов на углеродных фольгах для планарных и латеральных конструкций, используемых в пикселях дисплеев и других компактных источниках электронов. В заключение выделены ключевые проблемы, связанные со стабильностью, воспроизводимостью и деградацией эмиссионных характеристик, а также обозначены направления дальнейших исследований, направленные на повышение долговечности и масштабируемости углеродных автоэмиссионных катодов.

Ключевые слова: углеродные фольги, автоэмиссия, автоэмиссионные катоды, терморасширенный графит, пиролитический графит, графен, наноструктурированные углеродные материалы, холодные катоды, электронная эмиссия, углеродные наноструктуры.

Автор для переписки: Чит Фон Паинг, chitphonepaing6@gmail.com

Литература

1. Лвин З.Я. и др. Углеродные материалы для автоэмиссионных приборов на их основе // Труды Московского физико-технического института. – 2018. – Т. 10. – №. 2 (38). – С. 30-46.

2. Лейченко А., Шешин Е., Щука А. Наноструктурные углеродные материалы в катодолюминесцентных источниках света // Электроника: Наука, технология, бизнес. – 2007. – №. 6. – С. 94-101.

3. Колокольцев С.Н. Углеродные материалы. Свойства, технологии, применения / С.Н. Колокольцев. – Москва : Интеллект, 2012. – 296 с. – ISBN 978-5-91559-113-3. – EDN YSNMGB.

4. Патент № 2398738 C1 Российская Федерация, МПК C01B 31/04, C04B 35/536. Высокотемпературный углеграфитовый теплоизоляционный материал и способ его получения : № 2009106482/15 : заявл. 26.02.2009 : опубл. 10.09.2010 / Н. Е. Сорокина, А. А. Свиридов, А. Н. Селезнев [и др.]. – EDN DYXFAY.

5. Елецкий А.В., Смирнов Б.М. Фуллерены и структуры углерода // Успехи физических наук. – 1995. – Т. 165. – №. 9. – С. 977-1009.

6. Кудашев С.Б., Игнатьев А.А., Сидорова Е.В., Углеродные наноматериалы и композиты. Санкт-Петербург, Лань, 2021, C.384.

7. Третьяков Ю.Д., Гудилин Е.А., Малкин А.И., Химическое материаловедение: Наноструктуры и новые технологии. Москва, БИНОМ. Лаборатория знаний, 2019, C.432-433.

8. Иванов В.К., Попков В.И., Наноструктурные углеродные материалы: Графен и его производные. Москва, Техносфера, 2021, C.312-314.

9. Гальперин А.М., Карташова Н.И., Углеродные наноматериалы: получение, структура, применение. Москва, НИЯУ МИФИ, 2020, C.340.

10. Bobkov A.F., et al. Some aspects of the use of carbon materials in field emission cathodes // Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures, Volume 19, Issue 1, P.32-38.

11. Dong-gn Lee, Shang-hyeun Park, Youg-chul Kim, Chang-soo Lee, Do-yoon Kim. Field emission devices and methods of manufacturing gate electrodes thereof // Pat USA US20150060757A1.

12. Zhu J., Chen D., Wang Q. Field emission characteristics of carbon foil cathodes for display technologies // Vacuum, 2020, Vol. 175, P. 109-117.

13. Li X., Zhang Y., Wang L. Carbon-based field emission cathodes: Properties and applications // Applied Surface Science, 2019, Vol. 489, P. 213-224.

14. Шешин Е.П., Кузнецов С.И. Автоэмиссионные свойства углеродных материалов и перспективы их применения в катодах холодного типа // Известия РАН. Серия физическая, 2016, Т.80, №3, С.392-398.

15. Шешин Е.П., Кузнецов С.И. Автоэмиссионные свойства углеродных материалов и перспективы их применения в катодах холодного типа. // Известия РАН. Серия физическая. 2016. Т.80, №3. С.392-398.

16. Кузнецов С.И., Петров А.Л. Применение лазерного излучения для модификации поверхности и раскроя углеродных композиционных материалов и углеродных тканей. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2003. Т.5, №1. С.46-54.

17. Герасимов В.И., Капица П.Л., Романов В.А. Исследование структуры и свойств терморасширенного графита и фольг на его основе. // Успехи физических наук. 2015. Т.185, №9. С.987-995.

18. Li X., Zhang Y., Wang L. Carbon-based field emission cathodes: Properties and applications. // Applied Surface Science. 2019. Vol. 489. P. 213-224.

19. Wai Zin Hlaing, Evgeny P. Sheshin, Htet Win Aung, Ye Min Htwe, Kyaw Moe Aung. Research of Field-Emission Properties of Flat Field Emission Cathodes Based on Graphite Foils // International conference on Electrical and Electronics Engineering (February 18- 19, 2020, Seoul, South Korea). – 2020. ISSN(p): 2394-2835 Volume-7, Issue-5, P. 11-15.

Для цитирования:

Тхет Хму Маунг, Чит Фон Паинг, Шешин Е.П. Автоэмиссионные свойства наноструктурированных катодов на основе углеродных фольг // Журнал радиоэлектроники. – 2026. – №. 4. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2026.4.13