"ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ" ISSN 1684-1719, N 10, 2019

оглавление выпуска         DOI  10.30898/1684-1719.2019.10.12     текст статьи (pdf)   

УДК 537.9

Многослойные структуры на основе углеродных наностенок и нитрида алюминия в автоэмиссионных катодах

 

С. А. Багдасарян  1, С. А. Налимов  2,  А. И. Юрин  3, Е. Р. Павлюкова  4

1 Научно-производственное предприятие “Технологии радиочастотной идентификации и связи”, 127051, Москва, Сухаревская пл. 4, стр. 1

2 Центральный научно-исследовательский технологический институт “Техномаш”, 121108, Москва,  ул. Ивана Франко, 4

3 Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”, 123592, Москва, ул. Таллиннская, 34

4 Московский физико-технический институт (государственный университет), 141701, Долгопрудный, Институтский переулок, 9

 

Статья поступила в редакцию 22 октября 2019 г.

 

Аннотация. Рассмотрено влияние условий формирования на строение углеродных наностенок (CН) и пленок AlN, используемых в качестве эмитирующего слоя автоэмиссионных катодов. Слои CН получали на кремниевых подложках и опаловых матрицах (упорядоченных упаковках шаровых частиц кремнезема) методом активированной тлеющим разрядом постоянного тока углеродсодержащей газовой смеси. Для снижения порога эмиссии на ростовой поверхности слоев СН методом ВЧ-магнетронного реактивного распыления выращивали наноструктурированные пленки AlN (структуры CН/AlN). Электронной микроскопией, рентгеновской дифрактометрией и спектроскопией комбинационного рассеяния света показано, что пластины CН состоят из слоев графена, а пленки AlN – из аморфной и аксиально текстурированной кристаллической фаз. Представлены результаты исследования связи строения слоев CН и структур CН/AlN с функциональными характеристиками автоэмиссионных катодов.

Ключевые слова: углеродные наностенки, пленки нитрида алюминия, слоистые структуры, автоэмиссионные катоды.

Abstract. In industry, not bulk materials are becoming increasingly important, but films characterized by a complex of unique properties and allowing us to achieve improvements in the functional properties of materials and the operational characteristics of devices based on them by varying the composition and structure of layered structures. Recent studies have shown the promise of layers of carbon nanowalls (CN) in the manufacture of field emission cathodes used in the creation of displays and other devices. The CN layers are a porous carbon material consisting of curved plates. The problems of using CN in field emission cathodes are associated with instability of emission parameters due to changes in the structure and composition of CN during operation. To improve the characteristics of field emission cathodes, AlN films are grown on the surface of emitting materials, which also have the property of field emission. The widespread use of devices that include CN layers and AlN films as functional media is hampered by the complexity of the synthesis of materials of a given structure.

The layers of CN were obtained on silicon substrates and opal matrices (ordered packings of silica ball particles) by using a carbon-containing gas mixture activated by a dc glow discharge. To lower the emission threshold, nanostructures AlN films (CN/AlN structures) were grown on the growth surface of the CN layers by the method of high-frequency magnetron reactive sputtering. The structure of layered structures is shown by electron microscopy, X-ray diffractometry and Raman spectroscopy. It is shown that CN plates consist of graphene layers, and AlN films consist of amorphous and axially textured crystalline phases. The CN layers and the CN/AlN structures were used as the emitting layer of field emission cathodes. The results of the study of the relationship between the structure of CN layers and CN/AlN structures with the functional characteristics of field emission cathodes are presented.

It is assumed that the establishment of the relationship between the structure of the CN layers and AlN films with the properties of devices based on them will allow us to understand the direction of further research in the field of creating nanostructured layered structures. The current-voltage characteristics considered make it possible to predict the structure of a multilayer cathode and the structure of an emitting layer to improve the performance characteristics of field-emission cathodes.

Keywords: carbon nanowalls, aluminum nitride films, layered structures, field emission cathodes.

 

 

Для цитирования:

С.А.Багдасарян, С.А.Налимов, А.И.Юрин, Е.Р.Павлюкова. Многослойные структуры на основе углеродных наностенок и нитрида алюминия в автоэмиссионных катодах. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. № 10. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/oct19/12/text.pdf

DOI 10.30898/1684-1719.2019.10.12