Автоэлектронная эмиссия из нано-углеродных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Захидов, Александр Анварович

• Захидов, Александр Анварович
• кандидат физико-математических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Захидов, Александр Анварович

Введение

Глава 1. Автоэлектронная эмиссия и структурно морфологические 11 свойства углеродных материалов (Литературный обзор)

§ 1. Общие сведения об автоэлектронной эмиссии из металлов и 11 полупроводников

§2. Размерные эффекты в автоэлектронной эмиссии

§3. Автоэлектронная эмиссия из углеродных материалов

3.1. Автоэлектронная эмиссия из алмазоподобного углерода

3.2. Автоэлектронная эмиссия из графитных материалов

3.3. Автоэлектронная эмиссия из углеродных нанотрубок

§4. Стабильность автоэлектронной эмиссии. Явления, 42 сопровождающие автоэлектронную эмиссию

Глава 2. Методика проведения эксперимента

§ 1. Приготовление образцов

1.1. Методика синтеза наноструктурированных углеродных пленок

1.2. Методика синтеза массивов ориентированных многослойных 50 углеродных нанотрубок

§2. Методы определения фазового состава и структурно- 52 морфологические исследования образцов

2.1. Комбинационное рассеяние света

2.2. Электронная микроскопия

§3. Методика изучения автоэлектронной эмиссии

3.1. Схема вакуумного диода с плоскими электродами

3.2. Сканирующая автоэлектронная микроскопия

Глава 3. Автоэлектронная эмиссия из наноструктурированных 63 углеродных пленок

§ 1. Структурно-морфологические особенности и фазовый состав

§2. Автоэмиссионные характеристики наноструктурированных 70 углеродных пленок

§3. Статистический анализ автоэлектронной эмиссии

§4. Механизм низковольтной автоэлектронной эмиссии из 85 наноуглерода

Глава 4. Автоэлектронная эмиссия из массивов ориентированных 103 многослойных углеродных нанотрубок

§1. Структурно-морфологические особенности и фазовый состав

§2. Автоэмиссионные характеристики массивов ориентированных 106 многослойных углеродных нанотрубок

§3. Свечение, сопровождающее автоэлектронную эмиссию

§4. Вакуумное переосаждение массивов углеродных нанотрубок с 118 катода на анод

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоэлектронная эмиссия из нано-углеродных материалов»

Получение и исследование различных свойств нано-углеродных материалов является одним из актуальных направлений современной науки. Разнообразные нано-углеродные материалы были открыты сравнительно недавно и представляют собой аллотропные формы углерода, для которых хотя бы один из линейных размеров составляет несколько нанометров. Уникальные механические свойства, высокая стабильность и химическая инертность, необычные электронные и оптические свойства нано-углеродных материалов представляют не только фундаментальный научный, но и значительный практический интерес, особенно в сфере нанотехнологии. В последнее время особый интерес привлекают исследование автоэлектронной эмиссии из нано-углеродных материалов, отличительной особенностью которых является аномально низкое значение напряжения, требуемое для возникновения заметных эмиссионных токов. Автоэлектронная эмиссия (в зарубежной литературе обычно употребляется термин "полевая эмиссия") представляет собой испускание электронов проводящими твердыми и жидкими телами под действием внешнего электрического поля о О достаточно высокой напряженности (10-10 В/м). Автоэлектронная эмиссия является результатом квантово-механического туннелирования электронов через потенциальный барьер на поверхности эмиттера и для ее возникновения не требуется какого-либо дополнительного возбуждения электронов, как это происходит, например, в термо -, фото - и других видах электронной эмиссии. Поэтому автоэлектронную эмиссию называют иногда еще и спонтанной или туннельной. Квантово-механический характер автоэмиссии электронов, а также взаимосвязь ее параметров с состоянием поверхности материала (работой выхода, атомной структурой, химическим составом и т.п.) привлекают к исследованию этого явления значительный интерес с научной точки зрения.

В то же время, поскольку туннелирование электронов на границе эмиттер-вакуум происходит без затрат энергии, то на основе автоэлектронной эмиссии возможно создание катодов (источников электронов), работающих без нагрева и не требующих других видов энергозатрат. Такие "холодные" катоды являются чрезвычайно привлекательными для использования в вакуумной электронике. Другими существенными преимуществами автоэмиссионных катодов являются их безынерционность, высокая плотность эмиссионного тока, узкий энергетический спектр эмитированных электронов, а также высокая пространственная и временная когерентность.

С научной и практической точки зрения особо актуальными представляются однородные пленочные автокатоды на основе нано-углеродных пленок, нанесенных на различные подложки. Большая однородная поверхность таких катодов позволяет адекватно определить основные макроскопические параметры эксперимента (напряженность электрического поля, плотность тока, количество эмиссионных центров и.т.д.). Практический интерес к плоским катодам вызван их возможным применением для плоских дисплеев и сильноточной вакуумной электроники.

Основное внимание в литературе уделяется исследованию автокатодов на основе углеродных нанотрубок. Многочисленные экспериментальные исследования свидетельствуют с одной стороны о чрезвычайно высокой эффективности нано-углеродных катодов, а, с другой стороны, о невозможности адекватной интерпретации этих данных в рамках теории автоэлектронной эмиссии Фаулера-Нордхейма, предложенной для металлов, а также в ее модификациях, разработанных для других материалов (полупроводников).

Одним из важных экспериментальных явлений, проявляющимся в автоэмиссии из углеродных катодов, является испускание света, сопутствующее эмиссии электронов. На данный момент существует несколько экспериментальных наблюдений подобного излучения для определенного типа наноуглеродных эмиттеров (главным образом углеродных нанотрубок). При этом в литературе нет единого мнения о природе данного явления. В большинстве работ исследователи придерживаются мнения о тепловом характере данного излучения и его тесной связи со структурной деградацией катода. Таким образом, данный вопрос имеет не только фундаментальное, но также и прикладное значение, так как определяет стабильность работы устройств с такими катодами.

Указанные соображения послужили основной мотивацией при формулировке цели данной работы: определение закономерностей низковольтной автоэлектронной эмиссии и свечения катодов из наноуглеродных материалов и построение модели, позволяющей непротиворечивым образом объяснить указанные экспериментальные наблюдения с учетом особенностей структурных и электронных свойств нано-углеродных материалов.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи исследований: синтез нано-углеродных пленок; изучение их структурных, морфологических характеристик и состава; создание экспериментальной установки для измерений автоэлектронной эмиссии из плоских катодов; проведение сравнительного экспериментального исследования и компьютерного моделирования параметров автоэлектронной эмиссии из различных нано-углеродных материалов; разработка теоретических представлений, позволяющих адекватную интерпретацию полученных экспериментальных фактов.

Научная новизна результатов.

- Предложена феноменологическая статистическая модель автоэлектронной эмиссии из нано-структурированных углеродных пленок, качественно объясняющая отклонение экспериментальных вольтамперных характеристик катодов от зависимостей, предсказываемых теорией Фаулера-Нордхейма.

- Предложена новая качественная модель, предполагающая формирование двойного потенциального барьера на поверхности нано-углеродного эмиттера и объясняющая, на этой основе, эффект низковольтной эмиссии электронов.

- Наряду с известным типом свечения, сопровождающим автоэлектронную эмиссию из многослойных углеродных нанотрубок, обнаружен новый тип свечения, обусловленный деградацией эмиттеров. Обнаружена зависимость этого свечения от характера используемого напряжения (импульсное или постоянное).

- Разработан способ вакуумного переосаждения многослойных углеродных нанотрубок с поверхности катода на различные подложки с помощью импульсного напряжения, прикладываемого между катодом и подложкой-анодом.

- Создано экспериментальное оборудование, разработаны методики для проведения исследований автоэмиссионных свойств пленочных нано-углеродных катодов.

Актуальность работы определяется направленностью представленных исследований на решение ряда фундаментальных научных и прикладных вопросов, активно исследуемых в настоящее время и не нашедших своего объяснения к моменту постановки задач данного исследования.

Практическая ценность работы. Представленные в работе экспериментальные исследования позволяют сделать вывод о высокой эффективности и стабильности автоэлектронной эмиссии из наноструктурированных углеродных пленок. Данный материал может быть использован для создания холодных катодов, с высокой эффективностью, сравнительно низким рабочим напряжением и длительным временем эксплуатации для использования, как в традиционных приборах вакуумной техники, так и в принципиально новых устройства. В работе также показано, что массивы ориентированных углеродных нанотрубок при использования импульсного режима АЭ могут быть контролируемым образом переосаждены на анод. При этом переосажденный материал сохраняет свои структурные свойства. Данный способ вакуумного переосаждения открывает новые технологические перспективы для нанесения массивов многослойных углеродных нанотрубок на легкоплавкие проводящие, поверхности и тонкие органические пленки.

Положения, выносимые на защиту:

- нано-углеродные автокатоды, состоящие из нано-размерных кристаллитов графита проявляют аномальные эмиссионные характеристики, отличающиеся от предсказываемых теорией Фаулера-Нордхейма;

- отклонение вольтамперных зависимостей для нано-углеродных автокатодов в низковольтной области от поведения, предсказываемого теорией Фаулера-Нордхейма, на качественном уровне объясняется статистическим разбросом в геометрических характеристиках эмиссионных центров;

- модификация теории Фаулера-Нордхейма с учетом наличия двойного потенциального барьера на поверхности автоэмиссионного центра позволяет получить адекватное количественное описание эмиссии и сопутствующих явлений в нано-углеродных материалах;

- наряду, с тепловым свечением, сопровождающим автоэлектронную эмиссию из многослойных углеродных нанотрубок, наблюдается свечение, вызванное деградацией катода и испарением катализатора. Спектральные характеристики этого свечения различаются при использовании постоянного и импульсного напряжения;

- предложен способ практического использования процесса вакуумного переосаждения массивов ориентированных многослойных углеродных нанотрубок в режиме импульсного напряжения с высокой скважностью на различные подложки.

Представленные в диссертации результаты прошли апробацию в ходе выступлений на различных научных конференциях и семинарах, в том числе: International Topical Meeting on Field Electron Emission From Carbon Materials, 2001 - Moscow (Russia); Международная конференция «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология», 2002,2005, - Москва; 15&th International Vacuum ! Microelectronics Conference & 48th International Field Emission Symposium, 2002 - Lyon (France); Fourth International Vacuum Electron Sources Conf., 2002 - Saratov (Russia); European Congress and Exhibition on Advanced Materials and Processes (EUROMAT), 2002,2003 - Lausanne (Switzerland); Nano and Giga Challenges in Microelectronics research and Opportunities in Russia. Symposium and Summer School, 2002 - Moscow (Russia); European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes, Nitrides and Silicon Carbide "DIAMOND" 2002 -Granada (Spain), 2003 - Saltsburg (Austria); Annual Conference Of Doctoral Students "WDS", 2003 - Prague, (Czech Republic); Seventh Applied Diamond Conference/Third Frontier Carbon Technology Joint Conference (ADC/FCT 2003) 2003 - Tsukuba (Japan); International Winterschool Euroconference on Electronic Properties of Novel Materials, 2004, 2006 -Kirchberg (Austria); Meeting of Material Research Society MRS Fall meeting, 2004 - Boston (USA).

По материалам исследований, представленных в диссертации, опубликовано 11 статей в реферируемых научных журналах и сборниках и 1 электронная статья. Список статей приводится в конце диссертации.

В результате проведенных исследований был подан совместный патент в США (номер заявки 11/271,571).

Достоверность полученных и представленных в диссертации результатов подтверждается использованием апробированных и обоснованных методов, теоретических представлений, тщательностью проведенных измерений, согласия экспериментальных результатов, полученных независимыми методами исследований, работоспособностью созданных устройств и установок, а также согласия с результатами других исследователей.

Личный вклад. Результаты, изложенные в диссертации, получены лично соискателем. Постановка задач исследований, определение методов их решения и интерпретация результатов выполнены совместно соавторами опубликованных работ при непосредственном участии соискателя.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Захидов, Александр Анварович

Основные результаты работы:

1. Создано экспериментальное оборудование, разработаны методики для проведения исследований автоэмиссионных свойств пленочных наноуглеродных катодов.

2. Предложена феноменологическая статистическая модель автоэлектронной эмиссии из наноструктурированных углеродных пленок, качественно объясняющая отклонение экспериментальных вольтамперных характеристик катодов от зависимостей, предсказываемых теорией Фаулера-Нордхейма.

3. Предложена новая качественная модель, предполагающая формирование двойного потенциального барьера на поверхности нано-углеродного эмиттера и объясняющая, на этой основе, эффект низковольтной эмиссии электронов.

4. Обнаружен эффект свечения и деградации эмиттеров, представляющих собой массивы ориентированных многослойных углеродных нанотрубок. Также обнаружена зависимость излучения света, сопровождающего эмиссию электронов, от характера используемого напряжения (импульсное или постоянное).

5. Разработан способ вакуумного переосаждения многослойных углеродных нанотрубок с поверхности катода на различные подложки с помощью импульсного напряжения, прикладываемого между катодом и подложкой-анодом.

В заключение хочу выразить глубокую благодарность моему научному руководителю профессору А.Н. Образцову за общее руководство и неоценимую поддержку в работе, многочисленные и полезные обсуждения.

Я благодарен к.ф.-м.н. А.П. Волкову и Д.А. Ляшенко за помощь в проведении экспериментов, A.A. Золотухину за проведение КРС исследований. Я признателен A.B. Гаршеву за проведение исследований нано-углеродных образцов с помощью растровой микроскопии, С.С. Абрамчуку и Л. Бингхаю (Национальный Университет Сингапура) за исследования методом электронной микроскопии высокого разрешения. Я также благодарю коллег из Университета Техаса в Далласе (США) Р. Нанджундасвами, М. Занг, С.Б. Ли, Ан.А. Захидова и О. Канинхама за предоставленные образцы и помощь в проведении исследований и их интерпретации.

Часть работ была выпонена при финансовой поддержке INTAS (грант №01-0254) и CRDF (проект №RP2-2559-MO-03).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе представлены результаты комплексного исследования автоэлектронной эмиссии, а также структурных и электронных особенностей пленочных наноуглеродных материалов и массивов ориентированных многослойных углеродных нанотрубок, полученных методом газофазного химического осаждения. Предложена новая модель автоэмиссионного центра и соответствующий ей механизм эмиссии электронов, позволяющие непротиворечиво объяснить экспериментально наблюдаемые в наноуглеродных материалах низковольтные пороги эмиссии и сопровождающее ее излучение света.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Захидов, Александр Анварович, 2006 год

1. Fowler R.H., Nordheim L., Electron emission in intense electric fields, Proc.Roy. Soc. ser. A, vol. 119, N781,1928, p. 173.

2. Ненакаливаемые катоды, под ред. Елинсона М.И., М.: Сов. радио, 1971. 336 С.

3. Елинсон М.И., Васильев Г.Ф., Автоэлектронная эмиссия, под ред. Зернова Д.В., М.: Гос. изд. физ.-мат. лит, 1958. 272 С.

4. Добрецов JI. Н. и Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника, М.:Наука, 1966. 564 С.

5. Ландау JI. Д., Лифшиц Е. М., Квантовая механика. Нерелятивистская теория. М. Наука, 1989. 768 С.

6. Gomer R., Field Emission and Field Ionization, Harvard University Press, Cambridge, MA, 1961, Chaps. 1-2.

7. Nicolaescu D., Filip V., Kanemaru S., Itoh S., Modeling of field emission nanotriodes with carbon nanotube emitters, J. Vac. Sci. Technol. В., 21 Iss. 1,2003, pp. 366-374.

8. Spindt C.A., A thin-film field-emission cathode, Journal of Applied Physics, vol. 39, Iss. 7,1968, pp.3504-3505.

9. Моргулис H. Д., К вопросу об эффекте Шоттки для сложных полупроводниковых катодов, ЖЭТФ, т. 16, вып. 11, 1946, стр. 959964.

10. Stratton R., Field emission from semiconductors, Proc. Phys. Soc. (London), vol. B68,1955, pp.746-757.

11. Stratton R., Theory of field emission from semiconductors, Phys. Rev., vol. 125, N1,1962, pp. 67-82.

12. Бонч-Бруевич B.M., Калашников С.Г. Физика полупроводников, М.:Наука, 1977. 672 С.

13. Singh J. P., Tang F., Karabacak Т., Lu T.-M., Wang G.-C., Enhanced cold field emission from <100> oriented |3-W nanoemitters, J. Vac. Sci. Technol., В vol. 22, Iss. 3, 2004, pp. 1048-1051.

14. Zhou J., Xu N.-S., Deng S.-Z., Chen J., She J.-C., Wang Z.-L, Large-Area Nanowire Arrays of Molybdenum and Molybdenum Oxides: Synthesis and Field Emission Properties, Adv. Mater, vol. 15, N 21, 2003, pp. 1835-1840.

15. Lee C. J., Lee T. J., Lyu S. C., Zhang Y., Ruh H., Lee H. J., Field emission from well-aligned zinc oxide nanowires grown at low temperature, Appl. Phys. Lett. vol. 81, Iss. 19, 2002, pp. 3648-3650.

16. Xiang В., Zhang Y., Wang Z., Luo X. H., Zhu Y. W., Zhang H. Z. Yu D. P., Field-emission properties of Ti02 nanowire arrays, J. Phys. D: Appl. Phys. vol. 38,2005, pp. 1152-1155.

17. Johnson S., Markwitz A., Rudolphi M., Baumann H., Oei S. P., Тео К. B. K., Milne W. I., Field emission properties of self-assembled silicon nanostructures on n- and^-type silicon, Appl. Phys. Lett., vol. 85, Iss. 14, 2004, pp. 3277-3279.

18. Jia H., Zhang Y., Chen X., Shu J., Luo X., Zhang Z., Yu D., Efficient field emission from single crystalline indium oxide pyramids, Appl. Phys. Lett., vol. 82, Iss. 23,2003, pp. 4146-4148.

19. Фурсей Г. H., Глазанов Д. В., Баскин Л. М., Евгеньев А.О., Кочерыженков А. В., Полежаев С. А., Свойства нанометровых автоэлектронных эмиттеров, Вакуумная Микроэлектроника, том 26, вып. 2,1997, стр. 89-96.

20. Баскин JI. М., Глазанов Д. В., Фурсей Г. Н. Влияние термоупругих напряжений на процессы разрушения острийных автокатодов и переход к взрывной эмиссии, ЖТФ 1989, том. 59 вып. 5, стр.130-133.

21. Павлов В. Г., Влияние объемного заряда эмитированных электронов на полевую электронную эмиссию, ЖТФ, том. 74, вып. 12, 2004, стр. 72-79.

22. Не J., Cutler Р.Н., Miskovsky N.M., Feuchtwang Т.Е.,Sullivan Т.Е. Chung М., Derivation of the image interaction for non-planar pointed emitter geometries: application to field emission I-V characteristics, Surf. Sci. vol.246,1991, pp. 348-364.

23. Cutler P.H., He J., Miskovsky N.M., Sullivan Т.Е., Weiss В., Theory of electron emission in high fields from atomiccaly sharp emitters: Validity of Fowler-Nordheim equation, J. Vac. Sci. Technol. B. vol. 11, Iss. 2, 1993, pp. 387-391.

24. Fursey G. N., Glazanov D. V., Deviations from the Fowler-Nordheim theory and peculiarities of field electron emission from small-scale objects, J. Vac. Sci. Technol. B, vol. 16, Iss. 2,1998, pp. 910-915.

25. Schmid H, Fink H.-W., Kreuzer H. J., In-line holography using low-energy electrons and photons: applications for manipulation on a nanometer scale, J. Vac. Sci. Technol. B, vol. 13, Iss. 6, 1995, pp. 24282431

26. Saito R., Dresselhaus G., Dresselhaus M.S., Physical Properties of Carbon Nanotubes, Imperial College Press, London, 1998.259 pp.

27. The Properties of Diamond. Ed. by Field J.E., London, Academic Press, 1990, p.675.

28. Bandis C., Pate B.B., Photoelectric emission from negative-electron-affinity diamond (111) surfaces: Exciton breakup versus conduction-band emission, Phys. Rev. B, vol. 52,1995, pp.12056-12071.

29. Van der Weide J., Zhang Z., Baumann P.K., Wensell M.G., Bernholc J., Nemanich R.J., Negative-electron-affinity effect on the diamond (100) surface, Phys, Rev. B, vol. 50,1994, pp.5803-5806.

30. Himpsel F.J., Knapp J.A., Van Vechten J.A., Eastman D.E., Quantum photoyield of diamond (111) A stable negative-affinity emitter, Phys. Rev. B, vol. 20,1979, pp. 624-627.

31. Kalish P., The search for donors in diamonds, Diamond and Realated Mat., vol.10,2001, pp. 1749-1755.

32. Teukam Z., Chevallier J., Saguy C., Kalish R., Ballutaud D., Barbé M., Jomard F., Tromson-Carli A., Cytermann C., Butler J. E., Bernard M., Baron C., Deneuville A. Nature Materials, vol 2, N 7,2003, pp. 482-486.

33. Spitsyn B.V., Growth of Diamond Films from the Vapour Phase, Handbook of Crystal Growth, Vol.3, Ed. by D.T.J. Hurle, Amsterdam, Elsevier, 1994, pp. 401-456.

34. Павловский И.Ю. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ-мат наук, 1999.

35. Хи N. S., Tzeng Y., Latham R. V., A diagnostic study of the field emission characteristics of individual micro-emitters in CVD diamond films, J. Phys. D: Appl. Phys. vol. 27,1994, pp. 1988-1991.

36. Karabutov A.V., Konov V.I., Pimenov S.M., Frolov V.D., Obraztsova E.D., Polyakov V.I., Rossukanyi N.M., Peculiarities of Field Electron Emission from CVD Diamond Films, J. de Physique IV C5, vol.6, 1996 pp.113-115.

37. Geis M.W¿, Efremov N.N., Krohn K.E., Twichell J.C., Lyszczarz T.M., Kalish R., Greer J.A., Tabat M.D., A new surface electron-emission mechanism in diamond cathodes, Nature, vol. 393,1998, pp. 431-435.

38. Givargisov E.I., Zhirnov V.V., Stepanova A.N., Rakova E.V., Kiselev A.N., Plekhanov P.S., Microstruture and field emission of diamond particles on silicon tips, Appl. Surf. Sci., vol. 87/88,1995, pp. 24-30.

39. Koutecky J., An interpretation of the conditions for the existence of shockley surface states, Czech. J. Phys. B, vol. 11,1961, pp. 565-571.

40. Коутецкий Я., Квантовая химия поверхности кристалла, Кинетика и катализ, том. 11, вып.3,1961, стр. 319-339.

41. Sugino Т., Iwasaki Yu., Kawasaki S., Hattori R., Shirafuji J., Electron emission characteristics of metal/diamond field emitters, Diamond and Related Mat., vol. 6,1997, стр. 889-892.

42. Bandis C., Pate B.B., Simultaneous field emission and photoemission from diamond, Appl. Phys. Lett., vol.69, Iss. 3,1996, pp.366-368.

43. Carbon Materials for Advanced Technologies. Ed. by T.D. Burchell. Pergamon 1999, p. 539.

44. Baker F.S., Osborn A.R., Williams J., The carbon-fibre field emitter, J.Phys. D: Appl. Phys., vol. 7,1974, pp. 2105-2115.

45. Gulyaev Yu.V., Grigoriev Yu.A., Sinitsyn N.I., Torgashov G.V., Shesterkin V.I., Torgashov I.G., Monolitic and film carbon field emitter arrays for microwave tubes, Tech. Digest of IVMS'97 Kyongju. Korea 1997, pp.239-243.

46. Tcherepanov A.Y., Chakhovskoi A.G., Sharov V.B., Flat panel display prototype using low-voltage carbon field emitters, J. Vac. Sci. Tech. В., vol. 13, N2,1995, pp. 482-486.

47. Suvorov A.L., Sheshin E.P., Protasenko V.V., Bobkov A.F., Cheblukov Yu.N., Dolin D.E., Micro-rouged field electron graphyte cathodes prepared using radiation technique, Rev. "Le Vide, les Couches Mines", Supl.au N271,1994, pp. 326-329.

48. Бондаренко Б.В., Макуха В.И., Селиверстов В.А., Тишин Е.А., Шешин Е.П., Электронная техника. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы, вып.1,1990, стр. 15.

49. Shesterkin V.I., Grigoriev Y.A., Emission characteristics of matrix carbon field emission cathodes with large current conditions, Tech. Digest of IVMC'97 Kyongju, Korea 1997, pp. 739-742.

50. Choy Т. C., Harker A. H., Stoneham A. M., Field emission theory for an enhanced surface potential: a model for carbon field emitters, J. Phys. Condens. Matter, vol. 16,2004, pp. 861-880.

51. Choy Т. C., Stoneham A.M., Harker A. H., Dynamical resonance tunneling a theory of giant emission from carbon field emitters, J. Phys.: Condens. Matter, vol. 17,2005, pp. 1505-1528.

52. Kroto H.W., Heath J.R., O'Brien S.C., Curland R.F., Smalley R.E., C60: Buckminsterfullerene, Nature, vol. 318, 1985, pp. 162-163.

53. Iijima S., Helical Microtubules Of Graphitic Carbon, Nature, vol. 354, 1991, pp. 56-58.

54. Елецкий A.B., Углеродные нанотрубки, УФН, том. 167, вып. 9, 1997, стр. 945-972.

55. Odom T.W., Huang J.L., Kim P. Lieber C.M., Structure and Electronic Properties of Carbon Nanotubes, J. Phys. Chem. В vol. 104, 2000, pp. 2794-2809.

56. Ajayan P. M., Terrones M., De La Guardia, A., Hue V., Grobert N., Wei B.Q., Lezec H., Ramanath G., and Ebbesen, T. W., Nanotubes in a flash ignition and reconstruction, Science, vol. 296, N 5568,2002, p. 705.

57. Shang N.G., Au F.C.K., Meng X.M., Lee C.S., Bello I., Lee S.T., Uniform carbon nanoflake films and their field emissions, Chem. Phys. Lett., vol. 358, N 3-4,2002, pp. 187-191.

58. Bachilo S.M., Strano M.S., Kittrell C., Hauge R.H., Smalley R.E., Weisman R.B., Structure-assigned optical spectra of single-walled carbon nanotubes, Science, vol. 298, N 5602,2002, pp. 2361-2366.

59. Gulyaev Yu. V., Chernozatonskii L. A., Kosakovskaja Z. Ja., Sinitsyn N. I., Torgashov G. V., Zakharchenko Yu. F., Field emitter arrays on nanotube carbon structure films, J. Vac. Sci. Technol. B, vol. 13, N 2, 1995, pp.435-436;

60. Chernozatonskii L.A., Gulyaev Yu.V. Kosakovskaja Z.Ja., Sinitsyn N.I., Torgashov G.V., Zakharchenko G.V., Fedorov E.A., Val'chuk V.P., Electron field emission from nanofilament carbon films, Chem. Phys. Lett. Vol.233, 1995,pp. 63-68.

61. Косаковская З.Я., Чернозатонский JI.A., Федоров E.A, Нановолоконная углеродная структура, Письма в ЖЭТФ, том. 56, вып. 1,1992, стр. 26-30.

62. De Heer W.A., Chatelain A., Ugarte D., A carbon nanotube fieldemission electron source, Science, vol. 270, N 5239, 1995, pp. 11791180.

63. Елецкий A.B., Углеродные нанотрубки и их эмиссионные свойства, УФН, том. 172, вып. 4,2002, стр. 401-438.

64. Bonard J.-M., Salvetat J.-P., Stockli Т., Forro L., Chatelain A., Field emission from carbon nanotubes: perspectives for applications and clues to the emission mechanism, Appl. Phys. A., vol. 69,1999, pp. 245-254.

65. Wang Q.H., Corrigan T.D., Dai J.Y., Chang R.P.H., Krauss A.R., Field emission from nanotube bundle emitters at low fields, Appl. Phys. Lett., vol. 70, Iss. 24,1997, pp. 3308-3310.

66. Fan S., Chapline M.G., Franklin N.R., Tombier T.W., Cassell A.M., Dai H., Self-oriented regular arrays of carbon nanotubes and their field emission properties, Science, vol. 283, N5401, 1999, pp. 512-514.

67. Rinzler A.G., Hafner J.H., Nikolaev P., Lou L., Kim S.G., Tomanek D., Nordlander P., Colbert D.T., Smalley R.E., Unraveling nanotubes: field emission from an atomic wire, Science, vol. 269, N 5230, 1995, pp. 15501553.

68. Bonard J.-M., Salvetat J.-P., Stockli Т., De Heer W.A., Forro L., Chatelain A., Field emission from single-wall carbon nanotube films, Appl. Phys. Lett., vol. 73, N 7,1998, pp. 918-920.

69. Schmid H., Fink H.-W., Carbon nanotubes are coherent electron sources, Appl. Phys.Lett., vol. 70, Iss. 20,1997, pp. 2679-2680.

70. Chen Y., Patel S., Ye Y., Shaw D., Guo L., Field emission from aligned high-density graphitic nanofibers, Appl. Phys. Lett., vol. 73, 1998, pp. 2119-2121.

71. Гуляев Ю.В., Синицын Н.И., Торгашов Г.В., Чернозатонский Jl.A., Косаковская З.Я., Захарченко Ю.Ф., Нанотрубные углеродныеструктуры новый материал эмиссионной электроники, Микроэлектроника, том. 26, вып. 2, 1997, стр. 84-88.

72. Filip V., Nicolaescu D., Tanemura M., Okuyama F., Influence of the electronic structure on the field electron emission from carbon nanotubes, J. Vac. Sci. Technol. В., vol. 21, N 1, 2003, pp. 382-390.

73. Tada K. Watanabe K., Ab Initio study of carbon nanotubes in electric fields, Jpn. J. Appl. Phys., vol. 39,2000, pp. 268-271.

74. Zheng X., Chen G., Li Z., Deng S., Xu N., Quantum-mechanical investigation of field-emission mechanism of a micrometer-long singlewalled carbon nanotube, Phys. Rev. Lett., vol. 92, N 10, 2004, pp.106803-1-106803-4.

75. Nakaoka N., Watanabe K., Ab initio study of field evaporation from single-walled carbon nanotubes, Phys. Rev. В., vol. 65, 2002, p. 1554241-155424-5

76. Шешин Е.П. Структура поверхности и автомиссонные свойства углеродных материалов, Москва, МФТИ, 2001,288 С.

77. Остаточные газы в электронных лампах. Под ред. Г.Д. Глебова. М.: Энергия, 1967. 328 С.

78. Sveningsson М, Jonsson М, Nerushev О.А., Rohmund F, Campbell E.E.B., Blackbody radiation from resistively heated multiwalled carbon nanotubes during field emission, Appl. Phys. Lett, vol. 81, N 6,2002, pp. 1095-1097.

79. Umnov A.G., Mordkovich V.Z., Field-induced evaporation of carbon nanotubes Appl. Phys. A vol. 73,2001, pp. 301-304.

80. Purcell S. Т., Vincent P., Journet C., Vu Thien Binh Hot Nanotubes: Stable Heating of Individual Multiwall Carbon Nanotubes to 2000 К Induced by the Field-Emission Current, Phys. Rev. Lett., vol. 88, N 10, 2002, pp. 105502-1-105502-4

81. Huang N.Y., She J. C., Chen Jun., Deng S. Z., Xu N. S., Bishop H., Huq

82. S. E., Wang L., Zhong D.Y., Wang E.G., Chen D.M., Mechanism Responsible for Initiating Carbon Nanotube Vacuum Breakdown, Phys. Rev. Lett. vol. 93, N 7,2004, pp. 075501-1-075501-4

83. Yeong K.S., Thong J.T.L., Effects of adsorbates on the field emission current from carbon nanotubes, Appl. Surf. Sci. vol. 233, 2004, pp. 20-23.

84. Colazzo R., Schlesser R., Sitar Z., Two field-emission states of singlewalled carbon nanotubes, Appl. Phys. Lett. vol. 78, 2001, pp.2058-2060.

85. Musatov A.L., Kiselev N.A., Zakharov D.N., Kukovitskii E.F., Zhbanov A.I., Izrael'yant K.R., Chirkova E.G., Field electron emission from nanotube carbon layers grown by CVD process, Appl. Surface Science, vol.183, 2001, pp.111-119.

86. Bonard J.-M., Klinke C., Dean K. A., Coll B. F., Degradation and failure of carbon nanotube field emitters, Phys. Rev. В vol. 67, 2003, pp.1154061- 115406-10

87. Latham R.V., Wilson D.A., Electroluminescence effects associated with the field emission of electrons from a carbon fibre micropoint emitter, J. Phys. D: Appl. Phys. vol. 14,1981, pp. 2139-2145.

88. Bonard J.-M., Stockli Т., Maier F., de Heer W.A., Chatelain A., Salvetat J.-P., Forro L., Field-Emission-Induced Luminescence from Carbon Nanotubes, Phys. Rev. Lett. vol. 81, N 7, 1998, pp. 1441-1444.

89. Bormashov V.S., Nikolski K.N., Baturin A.S., Sheshin E.P., Prediction of field emitter cathode lifetime based on measurement of I-V curves , Appl. Surf. Sci., vol. 215, 2003, pp. 178-184.

90. Павловский И.Ю., Образцов A.H., Автоматизированная установка для газофазного осаждения алмазных пленок в разряде постоянного тока, ПТЭ, N1,1998, стр. 152-156.

91. Волков А.П. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ-мат наук, 2001.

92. Zhang M., Atkinson К. R., Baughman R. H., Multifunctional Carbon Nanotube Yarns by Downsizing an Ancient Technology, Scince, 2004, vol. 306, N5700, pp. 1358-1361.

93. Jose-Yacaman M., Miki-Yoshida M., Rendon L., Santiesteban J. G., Catalytic growth of carbon microtubules with iullerene structure, Appl. Phys. Lett. vol. 62, 1993, pp.657-659.

94. Ren Z. F., Huang Z. P., Xu J. W., Wang J. H., Bush P., Siegal M. P., Provencio P. N., Synthesis of Large Arrays of Well-Aligned Carbon Nanotubes on Glass, Science, vol. 282, N 5391,1998, pp. 1105-1107.

95. Meyyappan M., Delzeit L., Cassell A., Hash D., Carbon nanotube growth by PECVD: a review, Plasma Sources Sci. Technol. vol. 12, 2003, pp.205-216.

96. Nilsson L.O., Microscopic characterization of electron field emission from carbon nanotubes and carbon thin-film electron emitters, InauguralDissertation no 1337, Druckerei Saint-Paul Fribourg, 2001.

97. Физические величины: Справочник. Под. Ред. И.С. Григорьева; Е.З. Мелихова. М.: Энергоатомиздат, 1991.1232 С.

98. Obraztsov A. N., Pavlovsky I., Volkov А. P., Obraztsova Е. D., Chuvilin A. L., Kuznetsov V. L., Aligned carbon nanotube films for cold cathode applications, J. Vac. Sci. Technol. B, vol. 18, N 2,2000, pp. 1059-1063.

99. Obraztsov A.N., Pavlovsky I.Yu., Volkov A.P., Low-voltage electron emission from chemical vapor deposition graphite films, J. Vac. Sci. Technol. B, vol. 17, N 2,1999, pp. 674-678.

100. Levine J.D., Statistical analysis of field emitter emissivity: Application to flat displays, J.Vac. Sci. Technol. B, vol. 13,1995, pp. 553-557.

101. Bocharov G.S., Eletskii A.V., Korshakov A.V., Emission characteristics of carbon nanotube-based cathodes, Rev. Adv. Mat. Sci. vol. 5, 2003, pp. 371-374.

102. Образцов А.Н., Волков А.П., Павловский И.Ю., Чувилин A.JL, Рудина Н.А., Кузнецов B.JL, Роль кривизны атомных слоев в полевой эмиссии электронов из графитоподобного наноструктурированного углерода, Письма в ЖЭТФ, том. 69, вып. 5, 1999, стр. 381-386.

103. Hiura Н., Ebbesen T.W., Fujita J., Tanigaki К., Takada Т., Role of sp3 defect structures in graphite and carbon nanotubes, Nature, vol. 367, 1994, pp. 148-151.

104. Salver-Disma F., Tarascon J.-M., Clinard C., Rouzaud J.-N., Transmition electron microscopy studies on carbon materials prepared by mechanical milling, Carbon, vol. 37,1999, pp. 1941-1959.

105. Huang J.Y., Yasuda H., Mori H., Highly curved carbon nanostructures produced by ball-milling, Chem. Phys. Lett., vol. 303,1999, pp. 130-134.

106. Moriguchi K., Munetoh S., Abe M., Yonemura M., Kamei K., Shintani

107. A., Maehara Y. Omaru A., Nagamine M., Nano-tube-like surface structure in graphite particles and its formation mechanism: A role in anodes of lithium-ion secondary batteries, J. of Appl. Phys., vol. 88, Iss. 11,2000, pp. 6389-6377.

108. Robinson K.E., Edie D.D, Microstructure and texture of pitch-based ribbon fibers for thermal management, Carbon, vol. 34,1996, pp. 13-36.

109. Hong S.-H., Korai Y., Mochida I, Mesoscopic texture at the skin area of mesophase pitch-based carbon fiber, Carbon, vol. 38, 2000, pp. 805-815.

110. Волков А.П., Образцов A.H., Павловский И.Ю., Петров А.С., Петров

111. B.И., Топильский И.Ю., Катодолюминесценция углеродных пленок, полученных методом газофазного химического осаждения, Поверхность, том. 5, вып. 6,1999, стр. 161-166.

112. Binh V.T., Adessi Ch., New Mechanism for Electron Emission from Planar Cold Cathodes: The Solid-State Field-Controlled Electron Emitter, Phys. Rev. Lett. vol. 85, N 864, 2000, pp. 864-867.

113. Obraztsov A.N., Pavlovsky I.Yu., Volkov A.P., Petrov A.S., Petrov V.I., Rakova E.V., Roddatis V.V., Electron field emission and structural properties of carbon chemically vapor-deposited films, Diamond and Related Mat., vol. 8,1999, pp. 814-819.

114. Wilson J.I.B., Walton J.S., Beamson G., Analysis of chemical vapor deposited diamond films by X-ray photoelectron spectroscopy, J. of Electron Spectroscopy and Rel. Phenomena, vol. 121,2001, pp. 183-201.

115. Станкевич И.В., Чернозатонский JI.А., Таммовские состояния углеродных нанотруб, Письма в ЖЭТФ, том. 63, вып. 8, 1996, стр. 588-593.

116. Станкевич И.В., Чернозатонский JI.A., Таммовские состояния и квантовые точки в углеродных и гетероатомных нанотрубах, ФТТ, том 41, вып. 8,1999, стр. 1515-1519.

117. Kane Е.О., Theory of Tunneling, J. of Applied Physics, vol. 32,1961, pp. 83-91.

118. Кейн E.O., Основные представления о туннелировании. В кн. «Туннельные явления в твердых телах». Под. ред. Э. Бурштейна и С. Лундквиста. «Мир», Москва 1973. стр. 9-19.

119. Bonard J.-M., Dean К. A., Coll В. F., Klinke С., Field Emission of Individual Carbon Nanotubes in the Scanning Electron Microscope, Phys. Rev. Lett., vol. 89, N 19,2002, pp. 197602-1-197602-4.

120. Chen Y., Shaw D.T., Guo L., Field emission of different oriented carbon nanotubes, Appl. Phys. Lett., vol. 76,2000, pp. 2469-2471.

121. Лобанов B.M., Особенности энергораспределения автоэлектронов из углеродных наноэмиттеров, ЖТФ, том. 75, вып. 11,2005, стр. 92-96.

122. Frolov V.D., Karabutov A.V., Pimenov S.M., Konov V.I., Ageev V.P., Similarity in field electron emission from nanocrystalline diamond and related materials, Diamond and Rel. Mat. vol. 10,2001, pp. 1719-1726.

123. Nanjundaswamy R., Field electron emission from diverse carbon nanostructures comparative characterization . and applications, Dissertation, UTD, 2005.

124. Бочаров Г.С., Елецкий A.B., Влияние экранировки на эмиссионные характеристики холодных полевых катодов на основе углеродных нанотрубок, ЖТФ, том. 75, вып. 7, 2005, стр. 126-130.

125. Ландсберг Г.С., Оптика, М.: Наука, 1976, стр. 696-698.

126. Sun С. Q., Bai Н. L., Тау В. К., Li S., Jiang Е. Y., Dimension, Strength, and Chemical and Thermal Stability of a Single C-C Bond in Carbon Nanotubes, J. Phys. Chem. В vol. 107, 2003, pp. 7544-7546.

127. Зайдель A.H., Прокофьев B.K., Райский C.M., Славный В.А., Шрейдер Е.Я., Таблицы спектральных линий, М.: Наука, 1977. стр. 56-146.

128. Список публикаций по результатам, представленным в настоящей работе

129. Obraztsov A.N., Zakhidov A.A., Volkov А.Р., Lyashenko D.A., Non-classical electron field emission from carbon materials, Diamond and Related Materials, vol. 12,2003, pp. 446-449.

130. Obraztsov A.N., Volkov A.P., Zakhidov A.A., Lyashenko D.A., Petrushenko Yu.V., Satanovskaya O.P., Field emission characteristics of nanostructured thin film carbon materials, Appl. Surf. Science, vol. 215, 2003, pp. 214-221.

131. Захидов Ал.А., Образцов A.H., Волков А.П., Ляшенко Д.А., Статистический анализ низковольтной автоэлектронной эмиссии из наноуглерода, ЖЭТФ, т. 124, вып. 6,2003, стр. 1391-1397.

132. Obraztsov A. N., Zakhidov Al. A., Volkov А.Р., Lyashenko D.A., Nano-carbon materials for cold cathode applications, Microelectronic Engineering, vol. 69,2003, pp. 405-411.

133. Zakhidov A.A., Lyashenko D.A., Volkov A.P., Obraztsov A.N., Electron field emission from nanostructured carbon films, Proc. Of the 12th Annual Conf. Of Doctoral Students WDS 2003, Prague, June, 2003, pp. 573-576.

134. Lyashenko D.A., Zakhidov A.A., Volkov A.P., Obraztsov A.N., Nano-carbon cold cathodes: characterization and application, Proc. Of the 12th Annual Conf. Of Doctoral Students WDS 2003, Prague, June, 2003, pp. 577-580.

135. Obraztsov A.N., Volkov A.P., Zakhidov ALA., Petrushenko Yu.V., Satanovskaya O.P., Fundamental aspects and applications of low field electron emission from nanocarbons, Surface Engineering, vol. 19, No. 6, 2003, pp. 429436.

136. Zakhidov Al. A., Obraztsov A.N., Low-field electron emission from nanocarbons, Diamond and Related Materials, vol. 13,2004, pp. 1044-1049.

137. Obraztsov A.N., Volkov A.P., Zakhidov Al.A., Lyashenko D.A., Petrushenko Yu.V., Satanovskaya O.P., Fundamental aspects and applications of low-field electron emission from nano-carbons, AIP Conf. Proc. Sept. 29, vol. 723, Iss. 1,2004, pp. 490-497.

138. Захидов Ал. А. Образцов A.H., Волков А.П., Ляшенко Д.А. Механизм низковольтной эмиссии электронов из наноуглеродных материалов, ЖЭТФ, т. 127, вып. 1,2005, стр. 100-106.

139. Obraztsov A.N., Groening O., Zolotukhin A.A., Zakhidov Al.A., Volkov A.P., Correlation of field emission properties with morphology and surface composition of CVD nanocarbon films, Diamond and Related Materials, vol. 15, 2006, pp. 838-841.

140. Доклады и сообщения, сделанные на международных научных конференциях

141. Zakhidov А.А., Volkov А.Р., Lyashenko D.A., Obraztsov A.N., Field emission properties of carbon films grown by CVD method, International Topical Meeting on Field Electron Emission From Carbon Materials 2-4 July, 2001, Moscow, Russia, Abstract Book p.68.

142. Lyashenko D.A., Volkov A.P., Zakhidov A.A., Obraztsov A.N., Electron field emission measurements for film cathodes, International Topical Meeting on Field Electron Emission From Carbon Materials 2-4 July, 2001, Moscow, Russia, Abstract Book p. 69.

143. Zakhidov A.A., Lyashenko D.A., Volkov A.P., Obraztsov A.N., Field emission characteristics of nano-structured thin film carbon materials, Fourth International Vacuum Electron Sources Conference July 15-19, 2002, Saratov, Russia, Tech. Digest p.83.

144. Zakhidov A.A., Lyashenko D.A., Volkov A.P., Obraztsov A.N., Non-Classical Mechanism of Electron Field Emission from Nanostructed Carbon

145. Films, European conference Junior Euromat, 2-5 September, 2002, Lausanne, Switzerland, Program p. oBl 1.

146. Zakhidov AI., Nanjundaswamy R., Zhang M., Lee S., Baughman R., Obraztsov A., Zakhidov A., CNT twisted yarns as low threshold cold electron sources for displays, APS March Meeting, 2005, Los Angeles, California, Bulletin Vol. 50, No 1 p.1354.