Эмиссионные свойства и структура поверхности графитовых фольг тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

На правах рукописи

Ламанов Александр Михайлович

ЭМИССИОННЫЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ПОВЕРХНОСТИ ГРАФИТОВЫХ ФОЛЬГ

01.04.04 - Физическая электроника

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в Московском физико-техническом институте

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Шешин Евгений Павлович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Лейман Владимир Георгиевич

кандидат физико-математических наук, Фролов Вадим Дмитриевич

Ведущая организация: ФГУ Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов

Защита диссертаций состоится « И » _ 2005 года в 1С часов на

заседании Диссертационного совета Д 212.156.01 при Московском физико-техническом институте по адресу: 141700, Московская область, г. Долгопрудный, Институтский пер. 9

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского физико-технического * института

Автореферат разослан Кр.у^а._ 2005 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Приборы на основе автокатодов имеют ряд преимуществ над аналогичными устройствами из термокатодов: высокая плотность тока эмиссии, отсутствие накала, устойчивость тока к колебаниям температуры в широком диапазоне, нечувствительность тока к внешней радиации, безынерционность отклика тока на изменение напряжения.

Первые исследования возможности использования углеродных материалов в качестве автоэмиссионных катодов (АЭК) проведены около 35 лет назад [1]. Эта работа была посвящена изучению автоэмиссионных свойств углеродных волокон. Дальнейшие исследования показали перспективность применения АЭК на основе углеродных волокон в условиях технического вакуума (10"® - 10"7Торр). Далее углеродные материалы начали широко использоваться для разработки АЭК. Так были опробованы различные типы волокон [2], различные графиты [3], углеродные нанотрубки [4] и другие углеродные материалы [5].

На основе углеродных АЭК разработан целый спектр приборов. В [6] приведен пример электровакуумного усилителя на основе АЭК из углеродных нанотрубок. В [7] приведен пример использования АЭК в рентгеноскопии (в качестве материала катода опробованы углеродные волокна и нанотрубки). Утверждается, что благодаря замене термокатода на автоэмиссионный катод удалось существенно уменьшить размер прибора, а также сократить его энергопотребление. Основные разработки последних нескольких лет связаны с двумя направлениями: плоские автоэмиссионные дисплейные экраны и эффективные источники света.

Для таких приборов необходимы катоды с большим сроком службы и относительно простой технологией изготовления. Несмотря на то, что многие углеродные материалы хорошо подходят на роль АЭК, изготовление на их основе катодов, которые необходимы

РОС НАЦИШ»/. , 1

£ис П ипт: >

для плоских дисплеев, представляет большие трудности, поскольку данный АЭК должен обладать большой площадью рабочей поверхности (от десятков до сотен квадратных сантиметров), примем важным требованием является однородность ее структуры.

Преодолеть проблему, о которой сказано выше, можно. Для этого предлагается использовать новый для приложений автоэмиссии материал, который распространен в промышленных масштабах для изготовления АЭК и не имеет указанных недостатков.

Задача диссертационной работы заключается в разработке такого материала в классе фольг терморасширенного графита и разработки новых технологичных методов изготовления АЭК большой площади из таких материалов.

Цель работы: Разработка и создание материалов в классе графитовых фольг, подходящих для изготовления автоэмиссионных катодов большой площади рабочей поверхности, а так же разработка новых методов формирования эффективного для автоэмиссии рельефа поверхности фольг.

В процессе работы необходимо было решить следующие задачи:

1. Провести анализ литературных данных по углеродным материалам, используемым в автоэмиссии и сравнительный анализ их эмиссионных характеристик и на его основе сформировать техническое задание на изготовление материала с оптимальными, с точки зрения автоэмиссии параметрами.

2. Провести исследование автоэмиссионных свойств различных типов фольг, изготовленных по сформулированному техническому заданию.

3. Изучить возможности улучшения эмиссионных свойств фольг с помощью легирования щелочными металлами.

4. Провести исследование новых способов формирования эмиссионных центров на поверхности фольги и провести выбор оптимального рельефа для автоэмиссии на ее поверхности.

5. Проанализировать возможные области применения катодов из графитовых фольг и разработать макеты возможных приборов (в частности плоского источника света и элемента плоского дисплейного экрана) на их основе.

Научная новизна работы состоит в следующем:

в диссертации впервые предложены новые материалы в классе графитовых фольг, исследованы их эмиссионные свойства и предложена новая методика формирования эмиссионных центров на поверхности катода при помощи лазерного излучения. Научные результаты, выносимые на защиту:

1. Обоснование требований к углеродным материалам, используемым для изготовления автоэмиссионных катодов большой площади, с однородными свойствами рабочей поверхности.

2. Необходимость осуществления термической обработки графитовых фольг в вакууме при 1000°С перед изготовлением на ее основе плоских автоэмиссионных катодов с целью повышения стабильности автокатодов.

3. Новый способ формирования эмиссионных центров на поверхности фольги. Оптимальный, на сегодняшний день, рельеф поверхности фольги.

4. Новый способ снижения работы выхода графитовой фольги легированием щелочными металлами. Новая методика легированием барием, позволяющая снизить рабочее напряжение более чем в два раза.

Практическая значимость работы заключается в возможности использования полученных результатов при разработке и создании приборов автоэмиссионной электроники. Представляется возможным изготовление различных устройств, таких как плоские дисплейные экраны, источники света, в которых можно использовать автокатоды на основе графитовых фолы.

Внедрение результатов работы: научные результаты диссертации могут быть использованы в ведущих российских научных организациях, которые занимаются исследованиями в области вакуумной и автоэмиссионной электроники Это: ИРЭ РАН, НИИ Волга, НИИ Платан, НИИФП, ИОФАН.

Апробация работы: основные положения диссертации докладывались на:

1. 1 в1" International Vacuum Nanoelectronics Conference (18ой Международной Конференции по Наноэлекгронике),Оксфорд, Англия, 10 -14 июля 2005 г

2 International Workshop оп Surface Physics 2005 (Международном симпозиуме по физике поверхности),Поланица Здрой, Польша, 10-13 сентября 2005 г.

3. 9е1 International Conference «Hydrogen Materials Science & Chemistry of Carbon

Nanomaterials» (9ой Международной Конференции «Водородное материаловедение и химия углеродных наноматериалов»),Севастополь, Крым, Украина, 5-11 сентября 2005 г.

4. 4-ой Международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология».Москва, 26 - 28 октября 2005 г.

5. 48-й Научной конференции Московского физико-технического института, Москва, 25-26 ноября, 2005 г.

По теме диссертации имеются 7 публикаций (3 статьи в реферируемых изданиях и 4 статьи в материалах международных и всероссийских конференций).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе приводится анализ литературы, посвященной автоэмиссионным катодам на основе углеродных материалов, таких как углеродные волокона, различные графиты, наноструктурированные материалы (углеродные нанотрубоки) и др.

Выявлено, что в последнее время основные разработки связаны с АЭК на основе углеродных нанотрубок и фуллеренов.

На основе проведенного анализа сформулированы требования, предъявляемые к углеродным материалам с точки зрения автоэмиссионных приложений (в настоящее время это в первую очередь источники света и плоские автоэмиссионные дисплеи). Новый материал для изготовления автокатодов должен удовлетворять следующим требованиям:

1 соответствовать технологическим требованиям, предъявляемым к вакуумным

приборам;

2 технология изготовления, как самого материала, так и АЭК на его основе, должна быть отлажена и позволяла получать материал, а потом и автокатод, большой площади с однородными свойствами, без применения дополнительных связующих или нарушения первоначальной структуры материала с хорошо повторяемыми характеристиками в требуемых количествах;

3 обладать выраженной кристаплитной структурой, причем кристаллиты в материале должны обладать высокой степенью ориентации;

4 структура эмитирующей поверхности АЭК на основе данного материала должна обладать «возобновляемостью» (разрушение одних выступающих неровностей на поверхности катода сопровождалось образованием новых);

5 структура поверхности должна представлять собой выступающие над поверхностью края кристаллитов графита, с ориентацией графитовых слоев перпендикулярно поверхности катода;

6 полученные АЭК должны стабильно работать при вакууме 10-6 Topp

Показано, что материалы из класса графитовых фолы хорошо удовлетворяют этим требованиям. На основании этого сделан вывод, что материалы из класса графитовых фолы перспективны для АЭК, используемых в плоских дисплеях и источниках света, так же как и разработка методов, позволяющих изготовить АЭК на их основе Поэтому данная работа будет посвящена исследованию автоэмиссионных свойств графитовых фольг

Кроме того, в главе приводится анализ современного состояния автокатодов для плоских дисплеев и источников света. Показано, что задача изготовления таких АЭК до сих пор полностью не решена и поэтому является актуальной

Вторая глава посвящена описанию вакуумного оборудования и разработанного измерительного оборудования, методикам проведения экспериментов и разработанным технологиям изготовления автокатодов из графитовых фольг

В первом разделе данной главы рассматривается разработанный измерительный стенд и технические характеристики лазерных установок, использовавшихся для формирования эмиссионных центров на поверхности фольги.

Испытания, включающие измерения вольт-амперных характеристик и исследования долговременной стабильности отдельных катодов проводились в вакуумной камере при непрерывной откачке. Вакуумная система была собрана на основе вакуумного поста «TURBO V250 Dry» производства «Varían».

Исследования катодов проводились в диодных конструкциях, которые крепились в вакуумную камеру В качестве анода использовалось стекло со слоем ГГО, на который наносился люминофор. Катод состоял из стеклянной пластины, покрытой слоем ГГО, на которую проводящей пастой наклеивалась фольга. Расстояние между анодом и катодом задавалось при помощи стеклянных спейсеров.

Основой разработанного измерительного стенда является компьютер, в котором закладывается программа испытаний автокатода и осуществляется сбор и хранения измеренной информации. Через LPT - порт к компьютеру подключается LTC - крейт, в котором собственный RISC процессор обеспечивает предварительную обработку сигналов, а буфер памяти осуществляет промежуточное хранение информации. Кроме « этого внутри крейта содержатся платы аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователя. Высокое напряжение подавалось от высоковольтного источника питания с аналоговым управлением.

Для формирования эмиссионных центров на поверхности фольги использовались две установки: установка лазерной резки «КВАНТ-15» и установка лазерной маркировки «КВАНТ-60 М».

Второй раздел главы посвящен анализу известных методов проведения долговременных испытаний и выбору оптимальной методики, позволяющей наиболее полно получить информацию об автокатоде в процессе работы

В настоящее время существуют три основные методики изучения стабильности автоэмиссионного тока Первая состоит в периодическом измерении тока при фиксированном уровне напряжения Данная методика плохо применима для изучения эмиссионных свойств АЭК, поскольку даже незначительные изменения напряжения могут привести к существенным флуктуациям тока. Кроме того, при фиксированном уровне напряжения автоэмиссионный ток может упасть до нуля, и дальнейшие измерения потеряют смысл.

Вторая методика заключается в изучении поведения напряжения при поддержании постоянного уровня тока При поддержании постоянного уровня тока, относительное изменение напряжения будет гораздо меньше, чем относительное изменение тока в случае стабилизации напряжения Данный режим более близок к реальным условиям работы катода.

Недостатком этих методов является то, что они позволяют определить поведение катода только при определенном фиксированном уровне напряжения или тока, т. е. на основании таких измерений невозможно предсказать поведение испытываемого катода, включенного в схему стабилизации с передаточной функцией { = ^11).

Поэтому для проведения долговременных испытаний была выбрана методика, предсказывающая поведение прибора при произвольном законе изменения напряжения или тока. Методика включает в себя следующее: производится измерение долговременной наработки в одном из двух описанных ранее режимов и через задаваемые промежутки времени осуществляется измерение вольт-амперных характеристик катода. К преимуществам выбранной методики можно отнести следующее'

методика позволяет следить не только за измерениями тока или напряжения с течением времени, но и определять характер деградации автокатода и конечно отслеживать динамику его вольт-амперных характеристик. Пример результатов, полученных по данной методике, приведен на рисунке 1.

11и»шциц|| В

Рисунок 1. Пример измерений по третьей методике: 1 -

вольт-амперная характеристика в начале долговременных измерений, 2 - характеристика через 100 минут после начала, 3 - через 300 минут, 4 - через 400 минут, 5 - через 500 минут, 6 - через 600 минут; 7 -после окончания испытаний.

Автоэмиссионные испытания проводились в течение 10 часов в режиме стабилизации по току, вольт-амперные характеристики измерялись каждые 10 минут.

Третий раздел описывает возможности программного обеспечения управляющего компьютера измерительного стенда.

Программное обеспечение было реализовано в оболочке 1_аЬу«\« 6.0.

Главным достоинством данного программного обеспечения является, то, что оно позволяет проводить долговременные испытания катодов в автоматическом режиме по любой из описанных выше методик

В четвертом разделе описаны искажения вольт-амперных характеристик, которые могут быть вызваны недостатками измерительного оборудования. Описаны требования к измерительному оборудованию и способы коррекции артефактов, которые возникают при автоэмиссионных испытаниях.

Поскольку процесс измерения вольт-амперных характеристик является одной из основных частей исследований автоэмиссионных свойств катода, то корректному измерению вольт-амперных характеристик нужно уделять особое внимание. В координатах Фаулера-Нордгейма идеальная вольт-амперная характеристика имеет вид прямой. К сожалению, измеряемые характеристики чувствительны к неидеальности экспериментального оборудования. Наличие в измерительной цепи паразитных сопротивлений, наличие паразитной электрической емкости между катодом и анодом и дискретность аналого-цифрового преобразователя - могут быть причинами искажения характеристик в координатах Фаулера-Нордгейма.

Третья глава посвящена изучению структуры и автоэмиссионных свойств графитовых фольг.

В первом разделе описаны исследования особенностей структуры сформированных кратеров на поверхности исследуемых фолы и представлены результаты исследования долговременной стабильности.

Исследуемые материалы были изготовлены по техническому заданию в Центральном научно-исследовательском институте материалов (ФГУП ЦНИИМ). Для изготовления материалов использовалось десять различных методов Их описание представлено в таблице 1.

Эмиссионные испытания образцов проводились в диодной конструкции Расстояние между анодом и краями кратера составляло 200 мкм Исследования долговременной стабильности проводились в течении пяти часов в режиме стабилизации тока с периодическим измерением вольт-амперных характеристик.

Таблица 3.1 Описание образцов

Номер технологического процесса Технология изготовления порошка ТРГ

1 Чешуйчатый графит ГСМ-1

2 Чешуйчатый графит ГСМ-1 термообработанный в фер-вакууме при 1000°С в течение 5 минут

3 ГСМ-1 окисление в печи при давлении 760 мм рт.ст. при температуре 650°С в течение 30 минут

4 ГСМ-1 окисление в печи при давлении 760 мм рт.ст. при температуре 650°С в течение 30 минут, затем термообработка как у образца №2

5 ГСМ-1 окисление в печи при давлении 760 мм рт.ст. при температуре 650°С в течение 60 минут

6 ГСМ-1 окисление в печи при давлении 760 мм рт.ст. при температуре 650°С в течение 60 минут, затем термообработка как у образца №2

7 ГСМ-1 окислялся 10% раствором азотной кислоты при температуре 90°С

8 ГСМ-1 окислялся 10% раствором азотной кислоты при температуре 90°С, затем термообработка как у образца №2

9 ГСМ-1 окислялся 10% раствором азотной кислоты при температуре 90°С, после выдержка в течении 48 часов в растворе 0,1 М КОН, затем промывка и сушка

10 ГСМ-1 окислялся 10% раствором азотной кислоты при температуре 90°С, после выдержка в течении 48 часов в растворе 0,1 М КОН, затем промывка и сушка, по завершению термообрабокта как у образца №2

Анализ полученных данных позволил сделать следующие выводы: 1 Из наработки по напряжению было видно, что все образцы, изготовленные по технологиям, не включающим вакуумную термообработку, за исключением технологии №7, ведут себя не стабильно. Это говорит о том, что в процессе вакуумной термообработки при 1000°С, как и в процессе обработки азотной кислотой, происходит очищение поверхности графита от примесей. Образцы, с которыми не производилась термообработка, содержат примеси, вследствие чего в процессе испытаний происходит эрозия поверхности фольг - этим и объясняется наблюдаемая нестабильность.

2. Сравнение вольт-амперных характеристик образцов на основе фольг с автокатодами на основе нанотрубок), изготовленных низкотемпературным газофазным осаждением в Институте проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН, показывает, что катоды на основе фольг низковольтные . Так плотность автоэмиссионного тока для катода из нанотрубок 0,16 мА/см2 достигается при поле 7 В/мкм, а для автокатодов из фольг такая плотность тока достигается при 4,3 В/мкм.

В разделе отмечается, что эмиссионные свойства автокатода на основе фольги можно улучшить снижением работы выхода электронов фольги. Для этого предлагается произвести легирование фольги щелочными металлами.

Во втором разделе описана процедура легирования исследуемых фольг, а также комплексная методика, включающая в себя исследования в растровом электронном микроскопе, рентгеновском микроанализаторе и атомно-силовом микроскопе, позволяющая оценить эффективность легирования и измерить работу выхода электронов полученной фольги.

Третий раздел посвящен исследованию эмиссионных свойств легированных образцов.

Изначально были проведены долговременные испытания двух типов легированных фолы. Испытания проводились в диодных конструкциях с расстоянием между анодом и краями кратера порядка 200 мкм в режиме стабилизации тока (100 мкА). Было выявлено, что образец автокатода на основе фольги, легированной барием, примерно в два раза эффективнее остальных образцов (рабочее напряжение почти в два раза меньше остальных образцов). Поэтому все дальнейшие исследования проводились только с этим типом фольги Были проведены долговременные испытания автокатода на основе фольги, легированной барием, в течение 100 часов в режиме стабилизации тока (100 мкА). Результаты показали работоспособность АЭК в течении длительного времени.

Четвертый раздел посвящен описанию модели, моделирующей динамику изменения форм-фактора образца, на основе фольги, легированной барием в начальный период работы (до 100 часов). В модели сделано предположение, что основной причиной деградации является бомбардировка ионами остаточных газов. На основании этого получена зависимость динамики изменения форм-фактора:

Р = -г-1--®Ф{-¡.-Ь-кг-р-О + с.

1еЬр

Коэффициенты к1 = 0,006, кг = 0,15, с = 0,002 были вычислены аппроксимацией экспериментальной кривой динамики изменения форм-фактора, полученной во время испытаний образца в течение 100 часов в режиме стабилизации по току 100 мкА при расстоянии анод-катод 200 мкм. Используя эти коэффициенты, была аппроксимирована экспериментальная кривая динамики изменения форм-фактора при других условиях испытания аналогичного образца, а именно стабилизация по току 150 мкА, расстояние анод-катод 100 мкА, давление остаточных газов на порядок выше предыдущего эксперимента. Результаты представлены на рисунках 2 и 3.

Недостатком исследованных автокатодов является достаточно большой диаметр эмиссионного кратера (около 150 мкм), поскольку при таких размерах невозможно создавать экраны высокого разрешения на основе этих катодов. Поэтому приоритетной задачей является уменьшение размера эмиссионного кратера Чтобы создать дисплей с размером пикселя 0,2 мм и менее, размер кратера должен не превышать 50 мкм. В связи с этим было предложено использование в качестве устройства для формирования кратеров установку лазерной маркировки «КВАНТ-60 М».

i

^"имч*» **

в ао 40

Рисунок 2. Динамика изменения форм-фактора и промоделированная кривая для

тока 100 мкА

00009-

ш. 0,000в-|»

0,0007 0,0006 0Д006 0.0004 00003-

-г-

12

Время, ч

Рисунок 3. Динамика изменения форм-фактора и промоделированная кривая для

тока 150 мкА

В пятом разделе излагаются результаты исследований автокатодов из графитовой фольги легированной барием, развитый рельеф на поверхности, которой формировался с помощью установки лазерной маркировки «КВАНТ-60 М».

Исследование автоэмиссионных свойств катодов проводились с образцами четырех типов:

На поверхности фольги была нанесена сетка с ячейкой 50 мкм;

• На поверхности фольги были сформированы кратеры диаметром -60 мкм и расстоянием между ними сравнимым с диаметром;

■ На поверхности фольги были выжжены кратеры диаметром ~60 мкм и расстоянием порядка 100 мкм;

■ На поверхности фольги были выжжены кратеры диаметром ~в0 мкм и расстоянием порядка 1 мм.

Конструкция, в которой проводились исследования, и условия остались такими же, как и в предыдущих экспериментах за тем исключением, что расстояние между катодом и анодом составляло 350 мкм. Испытания катодов происходили в режиме стабилизации автоэмиссионного тока В качестве схемы эксперимента была выбрана методика ступенчатой тренировки катода. Суть данного метода заключалась в следующем- каждый катод включался до уровня тока 100 мкА в течение 5 часов, затем ток увеличивался на 20 мкА на заданный промежуток времени и т д вплоть до 250 мкА.

На основе проведенных экспериментов можно сделать следующие выводы

1. Проведенные эксперименты показали возможность простого процесса изготовления автоэмиссионных катодов из графитовой фольги большой площадью с однородной структурой поверхности.

2. Исследования эмиссионных свойств показали, что наилучшими характеристиками обладают катоды с топографией в виде кратеров диаметром 60 мкм, с расстоянием равным диаметру кратера.

3 Результаты исследования стабильности катодов выявили, что эмиссионные параметры катода с топографией поверхности в виде кратеров стабилизируются при

тренировке методом увеличения токовой нагрузки, после которой при плотности тока, отбираемом с катода, порядка 1 мА/см2, исследуемые АЭК практически не подвержены деградации.

Четвертая глава описывает изготовленные макеты автоэмиссионных приборов на основе графитовой фольги, легированной барием.

В первом разделе приводится пример созданного макета плоского высокоэффективного источника света. Описывается конструкция изготовленного прототипа, и приводятся результаты его испытаний.

Второй раздел посвящен описанию изготовленного макета плоского дисплейного модуля. В разделе объясняется выбор данной конструкции, и приводятся результаты испытаний данного типа приборов.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы, полученные в ходе работы. Выводы диссертации:

1. На основании критериев к углеродным материалам, предлагаемым для изготовления автоэмиссионных катодов большой площади, с однородными свойствами рабочей поверхности сформулировано техническое задание для изготовления фолы в Центральном научно-исследовательском институте материалов (ФГУП ЦНИИМ) В результате изготовлена опытная партия из 10 типов материалов в классе графитовых фольг.

2. На основании исследования структуры и автоэмиссионных свойств изготовленных фольг доказана необходимость отжига фольг при температуре 1000°С в вакууме перед изготовлением автокодов на их основе.

3. Выполнен поиск оптимального рельефа поверхности фольги для автокатода и разработан новый способ формирования эмиссионных центров на ее поверхности.

4. Опробован способ снижения работы выхода электронов автокатодов из графитовой фольги посредством легирования щелочными металлами В результате легирования барием достигнуто снижения рабочего напряжения практически в два раза С помощью атомно-силового микроскопа и растрового электронного микроскопа посредством изучения локального распределения работы выхода и элементного состава оценена работа выхода электронов на поверхности кратера (для фольги, легированной барием, она составила 3,1+0,1 эВ).

5. Разработаны макеты автоэмиссионных приборов на основе графитовых фольг.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Ламанов А. М„ Ибрагимов Р. М., Никольский К. И., Редькин А. Н„ Чесов Р. Г., Шешин Е. П.,

Автоэмиссионные катоды, изготовленные методом низкотемпературного

газофазного осаждения из паров этанола

// Нано- и Микросистемная техника 2005, номер 9, ст. 34

2. S. К. Gordeev, S. В. Korchagina, А. М. Lamanov, R. М. Ibragimov, Е. P. Sheshin,

Pyrolytic carbon cathodes prepared by novel low-temperature vapor deposition method //Abstracts of IVNC'2005,10-14 July, Oxford, UK, p 176

3. А. М. Lamanov, R. М. Ibragimov, К. N. Nikolsky, А. N. Redkin, R. G. Tchesov, E. P. Sheshin,

New technique of field emission cathodes preparation by low temperature deposition from ethanol vapor

//Abstractsof ICHMS'2005, 5-11 Semptember, Sevastopol, Crimea, Ukraine, p. 912

4. Ламанов A M., Ибрагимов P.M., Никольский K.H., Редькин A.H., Чесов Р.Г., Швшин ЕЛ.,

Новая методика изготовления автоэмиссионных катодов низкотемпературным осаждением из паров этанола

// Сборник трудов конференции 9ой Международной Конференции «Водородное материаловедение и химия углеродных наноматериалов, ст. 914

5. А.М. Ламанов, М.М. Ламанов, Е.П. Шешин, А.А. Щука, Перспективные источники отображения информации

// Chip News 2005, номер 9, ст. 22

6. S. К. Gotdeev, А. М. Lamanov, R. М. Ibragimov, К. N. Nikolskiy, £ P. Sheshin,

New low temperature vapor deposition method of preparation filed emission cathode from pyrolytic carbon

// Abstracts of International Workshop on Surface Physics 2005, 11-13 September, Poianica Zdroj, Poland, #32

7. С. К. Гэрдевв, С. Б.Корчагина, А. М. Ламанов, М. М. Ламанов, А. М. Мойя, С. П. Слепнев, Е. П. Шешин,

Новая методика изготовления автоэмиссионных катодов из графитовой фольги // Нано- и Микросистемная техника 2005, номер 12, ст 33

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

[1] F S. Baker, A R. Osbom, J. Williams, Nature 1972 vol. 239, p. 96 Field emission from carbon fibers: A new electron source

[2]F. S. Baker, A. R. Osbom, J. Williams JPhys.D7(1974), p.2105 The carbon-fiber field emitter

[3] Суворов А П., Шешин E. П., Простапенко В. В.и др., ЖТФ, 1996, Т.66,№7, с. 156, Микрошероховатые плоские автоэмиссионные катоды из графита

[4] ЕЛ. Шешин, Москва, Издательство МФТИ, 2000 г.

Структура поверхности и автоэмиссионные свойства углеродных материалов

[5] Патент 4143292 США, 313-336625.06.76, S. Hosoki, Н. Okano, Field emission cathode of glassy carbon and method of preparation

[6] Ju. F. Zakharvhenko, N. I. Sinitsyn, Ju V Guljaev, the & IVESC 2004, p.180

The low-voltage, multibeam, electorvacuum amplifier of average power of the millimeter wave band with cross-section-extended type of interaction on the basis of the field emission cathode from carbon nanotubes

[7] Wolfram Knapp, Detlef Schleubner, Semfira Bjeoumikhov, Helmut Wolff, Norbert Langhoff, the 5й IVESC 2004, p.309

X-ray sources with carbon field emitter cathodes

Ппцаипд А ютд-аи^р МшгаИжгонв

Эмиссионные свойства и структура поверхности графитовых фольг

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать 7.11.05. усл.печ.л.1.0 Тираж 100 эга.Зажаз #433.

Московский фнпижо- гечничиядй найдут (государственный уииверипе!) 141700 г.Долгощ»удный Московской области Иилшугашй аер.9.

19 94 1

РНБ Русский фонд

2066-4 17114

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Автокатоды на основе углеродных материалов.

1.1. Общие сведения об углеродных материалах.

1.2. Углеродные волокна.

1.3. Конструкционные материалы.

1.4. Углеродные наноматериалы.

1.5. Требования, предъявляемые к материалам для плоских автоэмиссионных катодов большой площади рабочей поверхности.

1.6. Терморасширенный графит.

1.7. Автоэмиссионные приборы на основе автокатодов из углеродных материалов.

1.8. Выводы.

ГЛАВА 2. Методика экспериментов.

2.1. Оборудование для проведения автоэмиссионных испытаний.

Вакуумное оборудование.

Установка лазерной сварки "КВАНТ -15".

Установка лазерной маркировки "КВАНТ - 60М".

Измерительный стенд.

2.2. Методики долговременных исследований автоэмиссионных катодов.

2.3. Методика проведений исследований в автоматическом режиме.

2.4. Проблемы, возникающие при измерении вольт-амперных характеристик.

2.5. Выводы.

ГЛАВА 3. Эмиссионные свойства фольг из терморасширенного графита.

3.1. Введение.

3.2. Исследования структуры и автоэмиссионных свойств фольг, у которых рельеф поверхности создавался с помощью установки "КВАНТ-15".

3.3. Методы улучшения автоэмиссионных характеристик.

3.4. Автоэмиссионные свойства легированных образцов.

3.5. Модель деградации автокатода из легированной барием фольги в начальный период работы (до 100 часов).

3.6. Исследование структуры и автоэмиссионных свойств фольг, с рельефом поверхности, созданным с помощью установки "КВАНТ-60М".

Катод первого типа.

Катод второго типа.

Катод третьего типа.

Катод четвертого типа.

3.7. Выводы.

ГЛАВА 4. Практическое использование автокатодов на основе графитовых фольг.

4.1. Введение.

4.2. Плоские источники света.

4.3. Макет плоского дисплейного экрана.

4.4. Выводы.

Актуальность темы

Приборы на основе автокатодов имеют ряд существенных преимуществ над аналогичными устройствами из термокатодов: высокая плотность тока эмиссии, отсутствие накала, устойчивость тока к колебаниям температуры в широком диапазоне, нечувствительность тока к внешней радиации, безынерционность отклика тока на изменение напряжения.

Первые исследования на предмет использования углеродных материалов в качестве автоэмиссионных катодов (АЭК) относятся к 1972 году [1]. Эта работа была посвящена изучению автоэмиссионных свойств углеродных волокон. Дальнейшие исследования показали перспективность применения АЭК на основе углеродных волокон в условиях технического вакуума (10"6 -10"7Торр). В дальнейшем углеродные материалы начали широко использоваться для разработки АЭК: были опробованы различные типы волокон [2], различные графиты [3], углеродные нанотрубки [4] и другие углеродные материалы [5].

На основе углеродных АЭК разработан целый спектр приборов:

- в [6] приведен пример электровакуумного усилителя на основе АЭК из углеродных нанотрубок;

- в [7] приведен пример использования АЭК (в качестве материала катода опробованы углеродные волокна и нанотрубки) в рентгеноскопии.

Утверждается, что именно благодаря замене термокатода на автоэмиссионный катод удалось существенно уменьшить размер прибора, а также сократить его энергопотребление.

Основные разработки, связанные с прикладным применением АЭК, в последние несколько лет связаны с двумя направлениями: плоские автоэмиссионные дисплейные экраны и эффективные источники света.

Для таких приборов необходимы катоды с большим сроком службы и относительно простой технологией изготовления. Вместе с тем следует отметить, что хотя многие углеродные материалы хорошо подходят на роль АЭК, но изготовление на их основе катодов, которые необходимы для плоских дисплеев, представляет большие трудности. Прежде всего это связано, с тем, что АЭК должен обладать большой площадью рабочей поверхности (от десятков до сотен кв. сантиметров), с однородной ее структурой. Предлагается использовать для приложений автоэмиссии новый материал, который распространен в промышленных масштабах и обладает указанным требованиям, но для изготовления АЭК ранее не применялся.

Задача диссертационной работы заключается в разработке такого материала в классе фольг терморасширенного графита и разработки новых технологичных методов изготовления АЭК большой площади из таких материалов.

Цель работы: Разработка и создание материалов в классе графитовых фольг, подходящих для изготовления плоских автоэмиссионных катодов большой площади рабочей поверхности, а так же разработка новых методов формирования эффективного для автоэмиссии рельефа поверхности фольг.

В процессе работы требовалось решить следующие задачи:

1. Провести анализ литературных данных по углеродным материалам, используемым в автоэмиссии, сделать сравнительный анализ их эмиссионных характеристик и на его основе сформировать техническое задание на изготовление материала с оптимальными, с точки зрения автоэмиссии, параметрами.

2. Провести исследование автоэмиссионных свойств различных типов фольг, изготовленных по сформулированному техническому заданию.

3. Изучить возможности улучшения эмиссионных свойств фольг с помощью легирования их щелочными металлами.

4. Провести исследование новых способов формирования эмиссионных центров на поверхности фольги и произвести выбор оптимального рельефа для автоэмиссии на ее поверхности.

5. Провести анализ возможных областей применения катодов из графитовых фольг и разработать макеты плоского источника света и элемента плоского дисплейного экрана на их основе.

Научная новизна работы состоит в следующем: в диссертации впервые предложены новые материалы в классе графитовых фольг, исследованы их эмиссионные свойства и предложена новая методика формирования эмиссионных центров на поверхности катода при помощи лазерного излучения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Обоснование требований к углеродным материалам, используемым для изготовления автоэмиссионных катодов большой площади с однородными свойствами рабочей поверхности.

2. Необходимость осуществления термической обработки графитовых фольг в вакууме при 1000°С перед изготовлением на ее основе плоских автоэмиссионных катодов с целью повышения стабильности автокатодов.

3. Новый способ формирования эмиссионных центров на поверхности фольги с помощью импульсного лазерного излучения. Рельеф в виде кратеров диаметром 60 мкм с расстоянием между краями кратера 60 мкм - оптимальный рельеф поверхности фольги для автоэмиссионных приложений.

4. Новая методика легирования графитовых фольг барием, позволяющая снизить рабочее напряжение автокатодов на их основе, более чем в два раза.

Практическая значимость работы заключается в возможности использования полученных результатов при разработке и создании приборов автоэмиссионной электроники. Представляется возможным изготовление различных устройств, таких как плоские дисплейные экраны, источники света, в которых можно использовать автокатоды на основе графитовых фольг.

Внедрение результатов работы: научные результаты диссертации могут быть использованы в ведущих российских научных организациях, которые занимаются исследованиями в области вакуумной и автоэмиссионной электроники. Это: ИРЭ РАН, НИИ Волга, НИИ Платан, НИИФП, ИОФАН.

Апробация работы: основные положения диссертации докладывались на: 1. 18th International Vacuum Nanoelectronics Conference (18ой Международной Конференции по Наноэлектронике), Оксфорд, Англия, Ю-т-14 июля 2005 г.

2. International Workshop on Surface Physics 2005 (Международном симпозиуме по физике поверхности),

Поланица Здрой, Польша, 10 -т- 13 сентября 2005 г.

3. 9th International Conference "Hydrogen Materials Science & Chemistry of Carbon Nanomaterials" (9ой Международной Конференции "Водородное материаловедение и химия углеродных наноматериалов "), Севастополь, Крым, Украина, 5 -г 11 сентября 2005 г.

4. 4-ой Международной конференции "Углерод фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология",

Москва, 26 + 28 октября 2005 г.

5. 48-й Научной конференции Московского физико-технического института, Москва, 25 н- 26 ноября, 2005 г.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, объем диссертации составляет 104 страницы.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. На основании критериев к углеродным материалам, предлагаемым для изготовления автоэмиссионных катодов большой площади, с однородными свойствами рабочей поверхности в Центральном научно-исследовательском институте материалов (ФГУП ЦНИИМ) изготовлена опытная партия из 10 типов материалов в классе графитовых фольг.

2. На основании исследования структуры и автоэмиссионных свойств изготовленных фольг доказана необходимость отжига фольг при температуре 1000°С в вакууме перед изготовлением автокатодов на их основе с целью повышения стабильности автокатодов.

3. Разработан новый способ формирования эмиссионных центров на поверхности графитовой фольги с помощью импульсного лазерного излучения. Показано, что рельеф поверхности в виде кратеров диаметром 60 мкм с расстоянием между краями кратера 60 мкм является оптимальным рельефом поверхности фольги для автокатода.

4. Предложен новый способ снижения работы выхода электронов автокатодов из графитовой фольги посредством легирования барием. В результате легирования барием достигнуто снижения рабочего напряжения автокатода на основе фольги, легированной барием, практически в два раза. С помощью атомно-силового микроскопа и растрового электронного микроскопа посредством изучения локального распределения работы выхода и элементного состава оценена работа выхода электронов на поверхности кратера фольги(3,1+0,1 эВ).

5. Разработаны макеты автоэмиссионных приборов на основе графитовых фольг.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. F.S. Baker, A.R. Osborn, J. Williams, "Field emission from carbon fibers: A new electron source"1. Nature, 1972, #239, p.96

2. F.S. Baker,АЯ- Osborn, J.Williams, "The carbon-fiber field emitter" //J.Phys.D,1974, vol.7, #15, p.2105

3. Суворов А.Л., Шешин Е.П., Простапенко B.B.u др., "Микрошероховатые плоские автоэмиссионные катоды из графита"

4. ЖТФ, 1996, Т.66,№7, с. 156

5. Е.П. Шешин, "Структура поверхности и автоэмиссионные свойства углеродных материалов"

6. Москва , 2000, Издательство МФТИ

7. S. Hosoki, Н. Okano, "Field emission cathode of glassy carbon and method of preparation"

8. Патент 4143292 США, 25.06.76, 313 336

9. Abstract of the 5th IVESC, 2004, p. 180

10. Wolfram Knapp, Detlef Schleubner, Semfira Bjeoumikhov, Helmut Wolff, Norbert Langhoff, "X-ray sources with carbon field emitter cathodes"

11. Abstract of the 5th IVESC, 2004, p.309

12. Colin Lea," Field emission from carbon fibers" //J.Phys. D, 1973, vol.6, #9, p. 1105

13. Шешин Е.П. "Эмиссионные характеристики углеродных волокон. Физические процессы в приборах электронной и лазерной техники"1. Москва, 1980, МФТИ, с.6

14. Б.В. Бондаренко, Ю.Л. Рыбаков, Е.П. Шешин, "Автоэлектронная эмиссия углеродного волокна"

15. Радиотехника и электроника 27,1982, №8, с. 1593

16. А.Ф. Бобков, Е.В. Давыдов, С.В. Зайцев, А.В. Карпов, М.А. Козодаев, И.Н. Николаева, М.О. Попов, Е.Н. Скороходов, A.J1. Суворов, Ю.Н. Чеблуков, "Некоторые аспекты использования углеродных материалов в автоэлектронных эмиссионных катодах"

17. Журнал технческой физики, 2001, том 71, вып. 6, стр.95

18. Фиалков А.С., Бавер А.И., Сидоров Н.М, "Пирографит. Получение, структура, свойства "

19. Успехи химии, 1965, т.34, №1 с. 132

20. Бондаренко Б.В., Ильин В.Н., Шешин Е.П. и др., "Эмиссионные характеристики автокатодов из пластин пирографита"

21. Электронная техника, Сер.1, Электроника СВЧ, 1988, №1, с.34

22. Ильин В.Н., Шомин Д.А., Погорелова В.И., "Автоэлектронная эмиссия пирографита"

23. Тезисы докладов XX Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике, Киев, 1987, Т.1, с.235

24. S.K. Gordeev, S.B. Korchagina, Lamanov A.M., R.M. Ibragimov, Sheshin E.P., •■Pyrolytic carbon cathodes prepared by novel low-temperature vapor deposition method"

25. Abstracts of IVNC, 2005, p. 176

26. Бондаренко Б.В., Макуха В.И., Рыбаков Ю.Л., Шаров В.Б., Шешин Е.П., "Влияние шероховатости поверхности автокатодов на их эмиссионные характеристики"

27. Радиотехника и Электроника, 1987, т.32, №12, с.2606

28. Бондаренко Б.В., Макуха В.И., Шешин Е.П. , "Модель микрорельефа автокатода с развитой рабочей поверхностью"

29. Физические явления в электронных приборах, МФТИ, 1986, с. 18

30. Бондаренко Б.В., Шешин Е.П. и др., "Исследование эрозии углердных автокатодов в камере РЭМ"

31. Электронная техника,4, ЭРГП, 1986,3,с.8

32. Д. К Хакимова, Э.В. Маслова, В.А. Филимонов и др. "Ренгеноструктурное исследование продуктов карбонизации фенолформальдегидной и фурфуролфенолформальдегидной смол.Конструкционные материалы на основе графита"

33. Сб. трудов N7 Металлургия, 1972, с.98-106

34. Бондаренко Б.В., Макуха В.И., Шешин Е.П., "Автоэлектронные эмиттеры с развитой рабочей поверхностью"

35. Электронная техника, сер.1, Электроника СВЧ, 1984, №10, с.44

36. Kroto H.W., Heath J.R., O'Brien S.C., Curl R.F., Smaley R.E. ,"C60: Buckminsterfullerene"

37. Nature, 1985, #318, p. 16222. lijima S.," Herical microtubules of graphitic carbon" //Nature, 1991, #354, p.56

38. W.A. de Heer, A. Chatelain, D. Ugarte, "A Carbon Nanotube Field-Emission Electron Source"

39. Science, 1995, #.270, p. 1179

40. H. Busta, Е. Edwards, R. Lajos, A. Feinerman, A. Pilevsky, A. Rakhimov, N. Suetin, "Emission from nanocrystalline graphite (NCG) ranging from room temperature to 350°C"

41. Abstract of the IVMC 2002, Lyon, France, # 62

42. G.N. Fursey, D.V. Novikov, G.A. Dyuzhev, A.V. Kotcheryzhnikov, P.O. Vassiliev, "The field emission from carbon nanotubes"

43. Applied Surface Science, 2003, Vol.215, p.135-140

44. Endo M., Takeuchi K., Igarashi S., Kobori K., Shiraishi M., "The production and structure of pirolytic carbon nanotubes"

45. J. Phys. Chem. Solids, 1993, #54, p.1841

46. Hsu W.K., Hare J.P., Terrenes M., Kroto H.W., Walton D.R.M., Harris P.J.F., "Condensed phase nanotubes"1. Nature, 1995, #377, p.687

47. J.J. Li, C.Z. Gu, H.Y. Peng, H.H. Wu, Z.S. Jin, "Field emission properties of diamond-like carbon films annealed at different temperatures"

48. Abstract of the 5th IVES conference,2004, p.239

49. Xinyue Zhang, Zhanling Lu, Binglin Zhang, Ning Yao, Bingxian Ma, Yongmei Zhao, "Preparation of nano-structure amorphous carbon film and its field emission properties " //Abstract of The 5th IVESC.2004, p.253

50. Physica B, 2002, #323, p. 171

51. Physica B, 2002, #323, p. 182

52. Kwang Sik Kim, Hojin Ryu, Gun Eik Jang, "Vertical growth of multi-walled carbon nanotubes by bias-assisted ICPHFCVD and their field emission properties" //Diamond and Related Materials, 2003, #12, p. 1717

53. Kenneth A. Dean, Babu R. Chalamala, "Current saturation mechanisms in carbon nanotube field emitters"

54. Applied Physics Letters, 2000,# 76, p.375

55. G.S. Choi, K.H. Son, D.J. Kim, "Fabrication of high performance carbon nanotube field emitters"

56. Microelectronic Engineering, 2003, #66, p.206

57. Mathuz R.S., Bahl D.P., Nagpal K.S.1. 4th Baden-Baden Carbon Conferens, Ext. Abstr. Program, 1986, p. 499.

58. Chung D.D.L., "Exfoliation of Graphite" //J. Mater. Sci., 1987, vol.22, #12, p.4190

59. Anderson S.H., Chung D.D. L." Exfoliation of Intercalated Graphite" //Carbon, 1984, vol. 22, #3, p.253

60. K.H. Никольский, "Эмиссионные свойства и структура поверхности терморасширенного графита"диссертация, 2004г.

61. Shigeo Itoh, Mitsuru Tanaka, Takeshi Tonegawa (Futaba Corporation), "Development of Field Emission Display"

62. Abstract of the 16th Internal Vacuum Microelectronical Conference, 2003, p. 19

63. Y.Takiguchi, M. Nanba, К. Osada, Т. Watabe, S. Okazaki, N. Egami, K. Tanioka, M. Tanaka, S.ltoh, "256x192 Pixel fea image sensor with harp target"

64. Abstract of the 16th Internal Vacuum Microelectronical Conference 2003, p.67

65. A.A. Talin, K.A. Dean, J.E. Jaskie," Field emission displays: a critical review" //Solid-State Electronics, 2001,45, p.963

66. A.M. Ламанов, M.M. Ламанов, Е.П. Шешин, А.А. Щука," Экраны на основе автоэлектронной эмиссии перспективные устройства отображения информации"

67. Chip News,2005, № 9, ст. 10

68. Won Bong Choi, Young Нее Lee, Nae Sung Lee, Jung Ho Kang, Sang Hyeun Park, Hoon Young Kim, Deuk Seok Chung, Seung Mi Lee, So Youn Chung and Jong Min Kim "Carbon-Nanotubes for Full-Color Field-Emission Displays"

69. Jap. J. Appl. Phys., 2000, vol.39, #5A, p.2560

70. W.J. Zhao, R. Wasu, M. Takai, "Field emission from carbon nanotube mat" //Abstract of the 16th Internal Vacuum Microelectronical Conference, 2003, p.57

71. Yanlai Ren, Dan Zhu, Dejie Li, "Low temperature carbon nanotube growth on Ni-CaF2 coated sodalime glass substrate using thermal CVD method"

72. Abstract of the 5th IVES conference, 2004, p. 159

73. Y.S. Choi, J.H. Kang, H.Y. Kim, B.G. Lee, C.G. Lee, S.K Kang, Y.W. Jin, J.W. Kim, J.E. Jung, J.M. Kim, "A simple structure and fabrication of carbon-nanotube field emission display"

74. Applied Surface Science, 2004, #221, p.370

75. Chun Gyoo Lee, Sang Jo Lee, Eung Joon Chi, Byung Gon Lee, sang Ho Jeon, Sang Ho Jeon, Sang Hyuck Ahn, Su Bong Hong, Sung Нее Cho, Deok Hyeon Choe, "Low voltage driven carbon nanotube field emission cathode"

76. Abstract of the IVMC, 2003, p.208

77. Quilong Wang, Wei Lei, Zhuoya Zhu, Xiaobing Zhang, Yunsong Di, Jinchan Wang, "Field Emission and Other Electron Sources FABRICATION OF DIELECTRIC LAYER IN A NOVEL TRIODE STRUCTURE CNT-FED"

78. Abstract of the 5th IVESC, 2004, p.233

79. Lei Wei, Zhang Xiaobing, Zhou Xuedong, Zhu Zuoya, Lou Chaogang, "Characteristic of the cold cathode with secondary electron emission"

80. Abstract of the 5th IVES conference, p.52

81. Qilong Wang, Wei Lei, Baoping Wang, Xiabong Zhang, Xuedong Zhou, Min Liu, "Double gates structure carbon nanotube field emission display"

82. Abstract of the 16th Internal Vacuum Microelectronical Conference, 2003, p.43

83. Wolfram Knapp, Deltef Schleubner, Helmut Wolff, "Special features of electron sources with CNT field emitter and micro grid"

84. Abstract of the 5th IVESC, 2004, p. 111

85. N.A. Dyuzhev, S.N. Beliaev, V.A. Vlasenko, A.A. Gogin, V.M. Gontar, V.V. Deniskin, A.A. Mazaev, A.B. Nevsky, A.N. Shokin, "A silicon gated field edge cathode" //Abstract of the 16th Internal Vacuum Microelectronical Conference, 2003, p.117

86. Li Yukui, Zhu Changchun, Liu Xingui, "Field emission display with carbon nanotubes cathode: prepared by a screen-printing process"

87. Diamond and Related Materials, 2002, #11, p.1845

88. J. Dijon, A. Fournier, T. Goislard de Monsabert, B. Montmayeul, D. Zanghi, "Carbon Nanotubes for Field Emision Displays"

89. Molecular Nanostructures XVII Internacional Winterschool/Euroconference on Elelectronic Properties of Novel Materials, 2003, p.592

90. Y.S. Choi, Y.S. Cho, J.H. Kang, Y.J. Kim, I.H. Kim, "A field-emission display with self-focus cathode electrode"

91. Applied physics letters, 2003,vol.82, # 20, p.3565

92. Haifeng Zhao, Hang Song, Zhiming Li, Naikang Liu, Guang Yuan, Yixin Jin, "Patterned Deposition and Field Emission Properties of Carbon Nanotubes by Electrophoresis"

93. Abstract of the 5th IVESC, 2004, p. 165

94. Zhanling Lu, Binglin Zhang, Ning Yao, Xinyue Zhang, Bingxian Ma, Zhiqin Fan, "Field emission characteristics of mixture films of nano-structure amorphous graphite and carbon nanotubes"

95. Abstract of the 5th IVESC, 2004, p.290

96. Baoqing Zeng, Shikai Tian, Zhonghai Yang, "Field electron emission from branch nanotubes film"

97. Abstract of the 5th IVESC, 2004, p.88

98. U. Hoffmann, A. Weber, T. Lonken, C.P. Klages, C. Spaeth, F. Richter, "Electron field emission of amorphous carbon films"

99. Diamond and Related Materials, 1998, #07, p.682

100. Jong Min Kim, Won Bong Choi, Nae Sung Lee, Jae Eun Jung, "Field emission from carbon nanotubes for displays"

101. Diamond and Related Materials, 2000, #09., p.1184

102. Z.Sun, Y.J. Li, G.Y. Chen, S.P. Lau, B.K. Jay, J.S. Chen, "Fabrication of carbon nanotube film arrays for field emission flat panel display application"

103. Surface Review and Letters, 2001, Vol. 8, #5, p.505

104. Lei Huang, S.P. Lau, Y.B. Zhang, B.K. Jay, Y.Q. Fu, "The synthesis of carbon nanotubes and zirconium carbide composite films on a glass substrate" //Nanotechnology, 2004, #15, p.663

105. Kwang-Bok Kim, Yoon-Ho Song, Chi-Sun Whang, Chung-Hui Chung, Jin-Ho Lee, In-Su Choi, Jae-Hong Park, "Efficient electron emission from printed CNTs by surface treatments"

106. Abstract of the 16th Internal Vacuum Microelectronic Conference, 2003, p.217

107. Juntao Li, Wei Lei, Xiaobing Zhang XueDong Zhou, QiLong Wang, "Field emission characteristic of carbon nanotube grown form screen-printed organic paste with C02+ //Abstract of the 16th Internal Vacuum Microelectronic Conference, 2003, p.227

108. FAN Zhi-Qin, ZHANG Bing-Lin, У AO Ning, LU Zhang-Ling, YANG Shi-E, MA Bing-Xian, "Controlled growth of carbon nanotubes and its field emission properties" //Chin. Phys. Lett., 2003, vol.20, #11, p. 1991

109. Ting-Kan Tsai, Chia-Chih Chuang, Chuen-Guang Chao, Wei-Long Liu, "Growth and field emission of carbon nanofibers on electroless Ni-P alloy catalyst"

110. Diamond and related Materials, 2003, #12, p.1453

111. Qikun Wang, Chang-Chun Zhu, Yongsheng Shi, "Field emission from thick carbon nanotube film on Si substrate"

112. Surf. Interface Anal., 2004; #36, p.478

113. Y. Shiratori, H. Hiraoka, Y. Takeuchi, S. Itoh., M. Yamamoto, "One-step formation of aligned carbon nanotube field emitters at 400 °C"

114. Applied physics letters, 2003, vol.82, #15, p.2485

115. S.J. Oh, J. Zhang, Y. Cheng, H. Shimoda, O. Zhou, "Liquid-phase fabrication of patterned carbon nanotube field emission cathodes"

116. Applied physics letters, 2004, vol. 84, #19, p.3738

117. S. Hofmann, C. Ducati, B. Kleinsorge, J. Robertson, "Direct growth of aligned carbon nanotube field emitter arrays onto plastic substrates"

118. Applied physics letters, 2003, vol. 83, #22, p.4661

119. Baturin A.S., Eskin I.N., Trufanov A.I., N. N. Chadaev N.N, Sheshin E.P., Tchesov.R.G., "Electron gun with field emission cathode of carbon fiber bundle"

120. J. Vac. Sci. Technol. В., 2003, vol.21, #1, p.354

121. Лешу ков М.Ю., Шешин Е.П., "Новая конструкция электронной пушки для автоэмиссионных источников света с катодом из углеродных волокон" //сборник тезисов к конференции ICHMS, 2005, стр.911

122. Jean-Marc Bonard, Thomas Stocki, Olivier Noury, Andre Chatelain, "Field emission from cylindrical carbon nanotube cathodes: Possibilities for luminescent tubes" //Applied physics letters, 2003, vol.78, #18, p.2775

123. Chubun N., Lazarev N., Sheshin E., Suvorov A.," Vacuum fluorescent light source with carbon fibers field emission cathode "

124. Abstract of the IVMC, 1995, p.516

125. M. Yu. Leshukov, A.S. Baturin, N.N. Chadaev, E.P. Sheshin," Characterizations of light sources with carbon fiber cathodes"

126. Applied Surface Science, 2003, #215, p.260

127. M.O. Popov, S. Yu. Bulakhov, A.V. Karpov, S.A. Shiriaev, E.N. Skorokhodov, A.L. Suvorov, "Influence of parameters of field-emission cathodoluminescence light sources on their technical properties"

128. Applied Surface Science, 2003, vol.215, #1, p.253

129. J. M. Bonard, J. P. Salvetat, T. Stockli, L. Forro and A. Chatelain, "Field emission from single-wall carbon nanotube films"

130. Appl. Phys. Lett., 1998, vol.73, #7, p.918

131. A. Bobkov, E. Davidov, S. Zaitsev, A.V. Karpov, M.A. Kozodaev, I.N. Nikolaeva, M.O. Popov, E.N. Skorokhodov, A.L. Suvorov, Y. N. Cheblukov, "Some aspects of the use of carbon materials in field electron emission cathodes"

132. J. Vac. Sci. Technol. B, 2001, vol.19, #1, p.32

133. Л.Н. Добрецов, M.H. Гомоюнова, "Эмиссионная электроника" //Издательство наука, Москва, 1966

134. Ламанов A.M., Ибрагимов Р. М., Никольский К. Н., Редьки н А. Н., Чесов Р. Г., Шешин Е. П., "Автоэмиссионные катоды, изготовленные методом низкотемпературного газофазного осаждения из паров этанола"

135. Нано- и Микросистемная техника 2005, номер 9, ст.34

136. A.S. Baturin, K.N. Nikolski,E.P. Sheshin, " All Alkali and rare earth metal doping of carbon materials to improve their field emission properties"

137. Technical digest, IVESC 2000, P-52

138. P.V. Sherstnev, A.S. Baturin, V.S. Bormashov, K.N. Nikolski, E.P. Sheshin, "Investigation of local work function distribution of field emission cathode from carbon materials doped by Ba with the help of AFM/SEM/X-ray"

139. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 2004, vol.65, #2-3, p. 159

140. С. К. Гордеев, С. Б.Корчагина, А. М. Ламанов, М. М. Ламанов, А. М. Мойя, С. П. Слепнев, Е. П. Шешин, "Новая методика изготовления автоэмиссионных катодов из графитовой фольги"

141. Нано- и Микросистемная техника, 2005, номер 12, ст.ЗЗ

142. Р. Г. Чесов, "Структура поверхности и эмиссионные свойства плоских автокатодов на основе углеродных материалов"диссертация, 2004

143. К.Н. Никольский, А.С. Батурин, А.И. Князев, Р.Г. Чесов, Е.П. Шешин, "Образование колец вокруг первичного автоэмиссионного изображения и возможности их практического использования"

144. Журнал технической физики 2004, том 74, №2, с. 110