mireabulletinRussian Technological JournalRussian Technological Journal2782-32102500-316XRTU MIREA10.32362/2500-316X-2017-5-3-22-40mireabulletin-60Research ArticleК 70-ЛЕТИЮ МИРЭАTo the 70th anniversary of MIREAНАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ УГЛЕРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ЭМИССИОННОЙ ЭЛЕКТРОНИКЕNANOSTRUCTURED CARBON MATERIALS IN EMISSION ELECTRONICSБелянинА. Ф.BelyaninА. F.belyanin@cnititm.ruБорисовВ. В.BorisovV. V.noemail@neicon.ruБагдасарянА. С.BagdasaryanA. S.noemail@neicon.ruЦентральный научно-исследовательский технологический институт «Техномаш»; Московский технологический университет (МИРЭА)РоссияCentral Research Technological Institute “Technomash”; Moscow Technological University (MIREA)Russian FederationНаучно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУ им. М.В. ЛомоносоваРоссияSkobeltsyn Institute of Nuclear Physics of Lomonosov Moscow State UniversityRussian FederationМосковский технологический университет (МИРЭА); Научно-производственное предприятие «Технологии радиочастотной идентификации и связи»; Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАНРоссияMoscow Technological University (MIREA); Joint Stock Company “Scientific Engineering Center “Technological Developments of Telecommunication and Radio Frequency Identification”; Institute of Radio-Engineering and Electronics of RASRussian Federation201728062017532240Copyright © Белянин А.Ф., Борисов В.В., Багдасарян А.С., 20172017Белянин А.Ф., Борисов В.В., Багдасарян А.С.Belyanin А.F., Borisov V.V., Bagdasaryan A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/60

Рассмотрено влияние условий формирования на состав и строение поликластерных пленок алмаза (ППА), алмазоподобных углеродных пленок (АУП) и углеродных наностенок (УНС). ППА сформированы из газовой смеси водорода и метана, активированной дуговым или СВЧ-разрядами, а также термическим способом (метод «нагретой нити»). АУП получены методами ВЧ-магнетронного распыления, диодного ВЧ-разряда в газовой смеси циклогексана и водорода и распыления графита ионным пучком. УНС сформированы из газовой смеси водорода и метана, активированной тлеющим разрядом постоянного тока. Методами электронной и атомно-силовой микроскопии, рентгеновской дифрактометрии и спектроскопии комбинационного рассеяния света исследованы состав и строение синтезированных углеродных материалов. Изучена взаимосвязь состава и строения синтезированных углеродных материалов с электрическими и функциональными характеристиками автоэмиссионных катодов, изготовленных на их основе.

This paper considers the influence of formation conditions on the composition and structure of polycluster diamond films, diamond-like carbon films and carbon nanowalls. Polycluster diamond films were obtained from a gas mixture of hydrogen and methane activated with arc and microwave discharges as well as by applying heat (i.e. hot-wire method). Diamond-like carbon films were obtained by using the methods of high-frequency magnetron sputtering, high-frequency diode discharge in a gas mixture of cyclohexane and hydrogen, graphite ion-beam sputtering. Carbon nanowalls were obtained from a gas mixture of hydrogen and methane activated with a direct current glow discharge. The composition and structure of synthesized carbon materials are explored by using the methods of electron and atomic force microscopy, X-ray diffractometry and Raman spectroscopy. Finally, the authors also study the interconnection between the composition and structure of synthesized carbon materials and electric and functional characteristics of cold cathodes based on them.

поликластерные и алмазоподобные углеродные пленкиуглеродные наностенкиэлектронная микроскопияспектроскопия комбинационного рассеяния светарентгеновская дифрактометрияавтоэмиссионные катодыpolycluster and diamond-like carbon filmscarbon nanowallselectron microscopyRaman spectroscopyX-ray diffractometrycold cathodesReferencesCollins J.L. Diamond-like carbon (DLC) - a review // Industrial Diamond Review. 1998. V. 58. № 578. P. 90-92.Collins J.L. Diamond-like carbon (DLC) - a review // Industrial Diamond Review. 1998. V. 58. № 578. P. 90-92.Tzeng Y., Chen C-L., Chen Y-Y., Liu C-Y. Carbon nanowalls on graphite for cold cathode applications // Diamond and Related Materials. 2010. V. 19 (2-3). P. 201-204.Tzeng Y., Chen C-L., Chen Y-Y., Liu C-Y. Carbon nanowalls on graphite for cold cathode applications // Diamond and Related Materials. 2010. V. 19 (2-3). P. 201-204.Wang H-X., Jiang N., Zhang H., Hiraki A. Growth of a three dimensional complex carbon nanoneedle electron emitter for fabrication of field emission devices // Carbon. 2010. V. 48. P. 4483-4488.Wang H-X., Jiang N., Zhang H., Hiraki A. Growth of a three dimensional complex carbon nanoneedle electron emitter for fabrication of field emission devices // Carbon. 2010. V. 48. P. 4483-4488.Busta H.H., Chen J.M., Shen Z., Jansen K., Rizkowski S., Matey J., Lanzillotto A. Characterization of electron emitters for miniature X-ray sources // J. Vacuum Science & Technology B. 2003. V. 21. Р. 344-349.Busta H.H., Chen J.M., Shen Z., Jansen K., Rizkowski S., Matey J., Lanzillotto A. Characterization of electron emitters for miniature X-ray sources // J. Vacuum Science & Technology B. 2003. V. 21. Р. 344-349.Белянин А.Ф., Самойлович М.И., Дзбановский Н.Н., Пащенко П.В., Тимофеев М.А. Формирование наноструктурированных пленок и слоистых структур иридия и поликластерного алмаза // Нано- и микросистемная техника. 2008. № 2. С. 16-30.Белянин А.Ф., Самойлович М.И., Дзбановский Н.Н., Пащенко П.В., Тимофеев М.А. Формирование наноструктурированных пленок и слоистых структур иридия и поликластерного алмаза // Нано- и микросистемная техника. 2008. № 2. С. 16-30.Белянин А.Ф., Самойлович М.И., Борисов В.В., Евлашин С.А. Исследование многофазных углеродных пленок автоэмиссионных катодов методами электронной микроскопии, комбинационного рассеяния света и рентгеновской дифрактометрии // Нано- и микросистемная техника. 2014. № 2. С. 20-25.Белянин А.Ф., Самойлович М.И., Борисов В.В., Евлашин С.А. Исследование многофазных углеродных пленок автоэмиссионных катодов методами электронной микроскопии, комбинационного рассеяния света и рентгеновской дифрактометрии // Нано- и микросистемная техника. 2014. № 2. С. 20-25.Белянин А.Ф., Борисов В.В., Самойлович М.И., Багдасарян А.С. Влияние лазерного облучения и термической обработки на строение и автоэмиссионные свойства углеродных наностенок // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2017. № 3. С. 16-26.Белянин А.Ф., Борисов В.В., Самойлович М.И., Багдасарян А.С. Влияние лазерного облучения и термической обработки на строение и автоэмиссионные свойства углеродных наностенок // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2017. № 3. С. 16-26.Белянин А.Ф. Выращивание плазменными методами пленок алмаза и родственных материалов (алмазоподобных, нитрида алюминия, оксида цинка) и применение многослойных структур на основе этих пленок в микро- и акустоэлектронике: дис. … д-ра техн. наук. Москва, 2002.Белянин А.Ф. Выращивание плазменными методами пленок алмаза и родственных материалов (алмазоподобных, нитрида алюминия, оксида цинка) и применение многослойных структур на основе этих пленок в микро- и акустоэлектронике: дис. … д-ра техн. наук. Москва, 2002.Белянин А.Ф., Борисов В.В., Тимофеев М.А., Ламский А.Н. Ненакаливаемые катоды на основе углеродных наноструктурированных слоистых структур // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2013. № 4. С. 31-36.Белянин А.Ф., Борисов В.В., Тимофеев М.А., Ламский А.Н. Ненакаливаемые катоды на основе углеродных наноструктурированных слоистых структур // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2013. № 4. С. 31-36.Семенов А.П., Белянин А.Ф., Семенова И.А., Пащенко П.В., Барнаков Ю.А. Тонкие пленки углерода. II. Строение и свойства // Журн. техн. физики. 2004. Т. 74. Вып. 5. С. 101-104.Семенов А.П., Белянин А.Ф., Семенова И.А., Пащенко П.В., Барнаков Ю.А. Тонкие пленки углерода. II. Строение и свойства // Журн. техн. физики. 2004. Т. 74. Вып. 5. С. 101-104.Белянин А.Ф., Багдасарян А.С. Слоистая структура на основе пленок поликластерного алмаза и AlN для устройств на поверхностных акустических волнах // Успехи современной радиоэлектроники. 2017. № 3. С. 30-38.Белянин А.Ф., Багдасарян А.С. Слоистая структура на основе пленок поликластерного алмаза и AlN для устройств на поверхностных акустических волнах // Успехи современной радиоэлектроники. 2017. № 3. С. 30-38.Спицын Б.В., Белянин А.Ф., Бульенков Н.А., Ривилис В.М. Строение и механическая обработка слоев алмаза, выращенных из газовой фазы // Техника средств связи. 1987. Серия: ТПО. Вып. 1. С. 61-70.Спицын Б.В., Белянин А.Ф., Бульенков Н.А., Ривилис В.М. Строение и механическая обработка слоев алмаза, выращенных из газовой фазы // Техника средств связи. 1987. Серия: ТПО. Вып. 1. С. 61-70.Ferrari A.C., Meyer J.C., Scardaci V., Casiraghi C., Lazzeri M., Mauri F., Piscanec S., Jiang D., Novoselov K.S., Roth S., Geim A.K. Raman spectrum of graphene and graphene layers // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 97. 187401.Ferrari A.C., Meyer J.C., Scardaci V., Casiraghi C., Lazzeri M., Mauri F., Piscanec S., Jiang D., Novoselov K.S., Roth S., Geim A.K. Raman spectrum of graphene and graphene layers // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 97. 187401.Shang N.G., Staedler T., Jiang X. Radial textured carbon nano flake spherules // Appl. Physics Lett. 2006. 89. 103112. DOI:10.1063/1.2346314Shang N.G., Staedler T., Jiang X. Radial textured carbon nano flake spherules // Appl. Physics Lett. 2006. 89. 103112. DOI:10.1063/1.2346314Jackson Di Martino Thornton. Carbon Nanowalls: Processing, Structure and Electrochemical Properties. A dissertation submitted to the Graduate Faculty of North Carolina State University. 2011. Р. 55.Jackson Di Martino Thornton. Carbon Nanowalls: Processing, Structure and Electrochemical Properties. A dissertation submitted to the Graduate Faculty of North Carolina State University. 2011. Р. 55.Ferrari A.C. Raman spectroscopy of graphene and graphite: Disorder, electronphonon coupling, doping and nanodiabatic effects // Solid State Commun.. 2007. V. 143. P. 47-57.Ferrari A.C. Raman spectroscopy of graphene and graphite: Disorder, electronphonon coupling, doping and nanodiabatic effects // Solid State Commun.. 2007. V. 143. P. 47-57.Pimenta M.A., Dresselhaus G., Dresselhaus M.S., Cancado L.G., Jorio A., Saito R. Studying disorder in graphite-based systems by Raman spectroscopy // Phys. Chemistry Chem. Physics. 2007. V. 9. P. 1276-1291.Pimenta M.A., Dresselhaus G., Dresselhaus M.S., Cancado L.G., Jorio A., Saito R. Studying disorder in graphite-based systems by Raman spectroscopy // Phys. Chemistry Chem. Physics. 2007. V. 9. P. 1276-1291.Белянин А.Ф., Борисов В.В., Сушенцов Н.И., Степанов С.А., Шашин Д.Е. Влияние термической обработки на строение и характеристики автоэмиссионных катодов на слоистых структурах нитрида титана и углеродных наностенок // Нанотехнологии: разработка, применение - XXI век. 2017. Т. 9. № 1. С. 4-11.Белянин А.Ф., Борисов В.В., Сушенцов Н.И., Степанов С.А., Шашин Д.Е. Влияние термической обработки на строение и характеристики автоэмиссионных катодов на слоистых структурах нитрида титана и углеродных наностенок // Нанотехнологии: разработка, применение - XXI век. 2017. Т. 9. № 1. С. 4-11.Tzeng Y, Chen W. L, Wu C., Lo J-Y., Li C-Y. The synthesis of graphene nanowalls on a diamond film on a silicon substrate by direct-current plasma chemical vapor deposition // Carbon. 2013. V. 53. P. 120-129.Tzeng Y, Chen W. L, Wu C., Lo J-Y., Li C-Y. The synthesis of graphene nanowalls on a diamond film on a silicon substrate by direct-current plasma chemical vapor deposition // Carbon. 2013. V. 53. P. 120-129.Борисов В.В., Пилевский А.А., Самородов В.А. Эмиссионные свойства углеродных наностенок при повторном росте с использованием нитратов металлов группы железа // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2016. Т. 16. № 1. С. 35-38.Борисов В.В., Пилевский А.А., Самородов В.А. Эмиссионные свойства углеродных наностенок при повторном росте с использованием нитратов металлов группы железа // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2016. Т. 16. № 1. С. 35-38.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.