ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Легирование пленок из "Структура поверхности и автоэмиссионные свойства углеродных материалов " Улучшение эмиссионных свойств автокатодов из углеродных пленок может быть достигнуто их легированием различными элементами. [c.214] При выращивании углеродных пленок наиболее просто легирование осуществляется из газовой фазы. Например, легирование азотом осуществляется напуском Nj в плазму катодной дуги [257] или бомбардировкой подложки ионами азота в процессе роста пленки [276]. [c.214] Наиболее эффективно снижение эмиссионного барьера углеродных материалов может быть достигнуто путем их легирования веществами с малой работой выхода электронов. Однако на этом пути имеется очень много технологических сложностей, таких, как трудности напыления, нестабильность, высокая реакционная способность и т. д. [c.215] Ниже рассматривается пример нового подхода к решению этой проблемы на примере создания углеродно-цезиевого композиционного материала. [c.215] Для приготовления аморфных углеродно-цезиевых тонких пленок (а— s) использовался пучок ионов s для распыления графитовой мишени [277, 278]. [c.215] При этом легко контролировать энергию ионов углерода и их поток. Напыление производилось при давлении 10 мм рт. ст. и постоянном потоке ионов углерода на Si (100) подложку после стандартного процесса очистки. [c.215] Для получения более однородной пленки подложка в процессе напыления вращалась. [c.215] Цезированные а—С пленки напылялись при энергии отрицательных ионов углерода 200 эВ, а ионов цезия 50 эВ. [c.215] Автоэмиссионные характеристики снимались в камере при вакууме 10 мм рт. ст. Расстояние анод—катод устанавливалось с помощью спейсера толщиной 60 мкм. [c.215] ЧТО структура с х/Я-связями в а—С пленке играет роль проводящих дорожек, которые создают более благоприятные условия для автоэмиссии электронов. Но на уменьшение порогового напряжения может влиять множество других факторов. Например, эффект геометрического усилия электрического поля из-за морфологии поверхности. Для исследования геометрического эффекта был использован атомный силовой микроскоп. На рис. 5.20 представлены соответствующие изображения а—С пленки, полученной при трех разных энергиях ионов углерода. [c.217] При уменьшении энергии ионов углерода доля фракции с хр -связями, а также рельеф поверхности увеличивается. Эти два эффекта происходят одновременно, и их практически невозможно разделить. Однако общий вывод состоит в том, что а—С пленки, полученные с помощью ионов углерода малой энергии, показывают лучшие авто-эмиссионные свойства. [c.217] Известно, что эффективное количество s для уменьшения работы выхода электронов должно быть на уровне одного монослоя на поверхности материала. В нашем случае после 30 минут совместного напыления количество s на поверхности а—С пленки больше, чем один монослой. Поэтому при времени совместного напыления 1 час количество s на а—С пленке может составлять несколько монослоев. Однако уменьшение порогового напряжения вызывает наличие s не только на поверхности а—С пленки, но и в ее объеме. Но эта роль ( s в объеме) пока недостаточно ясна. [c.218] Существует две возможности. Во-первых, s играет роль проводящих дорожек. При увеличении количества s количество проводящих дорожек увеличивается и пороговое напряжение уменьшается. Во-вторых, s в а-С пленках играет роль легирующего элемента п-типа. Это может уменьшать пороговое электрическое поле и увеличивать автоэмиссионный ток. [c.218] Для легирования углеродных пленок на основе нанотрубок могут использоваться методы заполнения нанотрубок различными металлами и их солями, основанные на использовании капиллярных сил (см. гл. 1 и [279]). Эти силы из-за малых внутренних диаметров нанотрубок (2—10 нм) чрезвычайно велики. Однако технологические трудности по заполнению углеродных нанотрубок элементами, уменьшающими работу выхода электронов и улучшающих их авто-эмиссионные свойства, еще не преодолены. [c.218] Вернуться к основной статье