NANOSTRUCTURED CARBON MATERIALS IN EMISSION ELECTRONICS
https://doi.org/10.32362/2500-316X-2017-5-3-22-40
Abstract
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.
About the Authors
А. F. Belyanin
Central Research Technological Institute “Technomash”; Moscow Technological University (MIREA)
Russian Federation
Russian Federation
V. V. Borisov
Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics of Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
A. S. Bagdasaryan
Moscow Technological University (MIREA); Joint Stock Company “Scientific Engineering Center “Technological Developments of Telecommunication and Radio Frequency Identification”; Institute of Radio-Engineering and Electronics of RAS
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Collins J.L. Diamond-like carbon (DLC) - a review // Industrial Diamond Review. 1998. V. 58. № 578. P. 90-92.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. 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.
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. Shang N.G., Staedler T., Jiang X. Radial textured carbon nano flake spherules // Appl. Physics Lett. 2006. 89. 103112. DOI:10.1063/1.2346314
15. 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.
16. 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.
17. 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.
18. 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.
19. 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.
20. 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.
Review
For citations:
Belyanin А.F., Borisov V.V., Bagdasaryan A.S. NANOSTRUCTURED CARBON MATERIALS IN EMISSION ELECTRONICS. Russian Technological Journal. 2017;5(3):22-40. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2500-316X-2017-5-3-22-40
Views:
543
Email this article 