Неоднородные нанотрубки эмитируют лучше

На данный момент во многих лабораториях мира проводятся разработки новых вакуумных устройств с холодными полевыми катодами на базе углеродных нанотрубок (УНТ). Упрочнения исследователей направлены на увеличение плотности тока эмиссии катодов, понижение величины напряжения питания, обеспечение электрического и термического контакта нанотрубки с подложкой, увеличение срока работы и т.п.

Среди множества подходов, развиваемых с целью достижения этих целей, серьёзное место занимают способы совершенствования структуры эмиттера на базе нанотрубки. Не обращая внимания на долгие изучения, ученые до сих пор не пришли к ясному пониманию того, какие конкретно как раз нанотрубки оптимальнееподходят в качестве эмиттера.

Некую ясность в эту проблему удалось внести группе исследователей из Университета Майями (США) совместно со экспертами из Школы нанотехнологии в Корее. Им удалось существенно улучшить эмиссионные характеристики катода на базе УНТ, вырастив на наконечниках многослойных УНТ громадного диаметра однослойные или узкие многослойные нанотрубки.

В качестве подложки применяли пластину пористого кремния диаметром 5 см и толщиной 300 мкм с удельным сопротивлением в диапазоне от 0,008 до 0,02 Ом/см и диаметром пор 15–20 нм. На подложку наносили узкий слой железа (10 нм), применяемого в качестве катализатора. Контакт частиц катализатора с нанопорами обеспечивался в следствии отжига примера при 300оС в течение 12 часов.

Многослойные вертикально ориентированные нанотрубки длиной 55 мкм и диаметром 15–20 нм выращивали в течение 40 мин. при 700оС в потоке ацетилена. С целью выращивания на вершинах многослойных нанотрубок трубок меньшего диаметра на эти вершины посредством теневой маски напыляли частицы Fe катализатора. Подготовленные так образцы подложек с нанотрубками помещали в камеру CVD, где в течение 5 мин при температуре 900оС в потоке метана (1000 см3/мин) и этилена (5 см3/мин) вырастали однослойные и узкие многослойные нанотрубки высотой 10 – 15 мкм и диаметром от 2 до 10 нм.

Рис. 1. Сравнение эмиссионных вольт-амперных черт катодов с эмиттером из многослойных и многослойных УНТс выращенными на них трубками меньшего диаметра

Эмиссионные характеристики изготовленных катодов измеряли в диодной конфигурации при межэлектродном расстоянии 900 мкм и давлении остаточного газа ~ 10-6 Торр. На рисунке сравниваются вольт-амперные характеристики катодов с эмиттерами из многослойных нанотрубок и многослойных УНТ с выращенными на них трубками меньшего диаметра. Как видно, применение двухступенчатых эмиттеров разрешает в десятки раз поднять ток эмиссии.

Обработка эмиссионных черт, представленных в координатах Фаулера-Нордгейма, разрешила заключить, что применение двухступенчатых эмиттеров ведет к увеличению коэффициента усиления электрического поля с 8400 до 26200. Так, изменение геометрии эмиттера открывает путь для увеличения его рабочих черт.

Создатель – А.В. Елецкий

• 1. R. Seelaboyina et al., Nanotechnology 19, 065605 (2008)

Случайные записи:

• Правительство россии оплатит электронщикам обучение в гарварде, mit и других мировых вузах
• Евразийская федерации биотехнологии – eabf — учреждена в москве

Вести.net: тайна создателя биткоинов ведет в суд, титановые нанотрубки обещают технореволюцию

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Как растут нанотрубки

  Как мы знаем, самый эффективный и обширно распространенный метод синтеза углеродных нанотрубок (УНТ) основан на химическом осаждении паров (CVD), при…

• Углеродные нанотрубки пропускают электрический ток в два раза лучше, чем предполагалось

  Исследователи из университета штата Иллинойс (University of Illinois) показали большое повышение в пропускании электрического тока углеродными…

• Российские физики научились измерять нанотрубки «на слух»

  Несколько исследователей из МФТИ создала установку, котораяс помощью ультразвука измеряет степень и размеры слипания нанообъектов в коллоидных растворах….

• Мы давно вдыхаем углеродные нанотрубки?

  Выясняется, мы довольно часто видимся с углеродными наноструктурами в обыденной жизни. Наряду с этим, как продемонстрировали изучения американских…