Автоэмиссионные свойства ориентированных углеродных структур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.04, кандидат физико-математических наук Шерстнёв, Павел Владимирович

• Шерстнёв, Павел Владимирович
• кандидат физико-математических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Шерстнёв, Павел Владимирович

4

Глава 1. Автокатоды на основе углеродных материалов. Обзор современного состояния

1.1. Углеродные волокна 1 g

1.2. Эмиссионные свойства углеродных волокон

1.3. Конструкционные углеродные материалы

1.4. Эмиссионные свойства конструкционных углеродных материалов g

1.5. Углеродные наноструктуры и их эмиссионные свойства 1 д

1.6. Терморасширенный графит

1.7. Анализ современного состояния планарных автокатодов большой площади

Глава 2. Методы изготовления катодов из углеродных порошковых материалов и их эмиссионные характеристики

2.1. Изготовление углеродных порошков

2.2. Метод печати

2.3. Электрофоретическое нанесение углеродного порошка

2.4. Измерительный стенд и анализ вольтамперных характеристик

2.5. Автоэмиссионные свойства катодов из молотых углеродных волокон

2.6. Ориентирование углеродных несферических частиц в постоянном магнитном поле

2.6.1. Теоретическая модель ориентации углеродных частиц в магнитном поле

2.6.2. Апробация модели

2.6.3. Эмиссионные характеристики катодов, изготовленные в присутствии и в отсутствие магнитного поля методом электрофореза

Глава 3. Методы изготовления катодов из терморасширенного графита и автоэмиссионные приборы на их основе

3.1. Лазерная обработка поверхности ТРГ фольги. Структура поверхности и её эмиссионные свойства

3.1.1. Исследования структуры ТРГ фольги

3.1.2. Эмиссионные свойства ТРГ фольги

3.1.3 Формирование ориентированных эмиссионных центров на поверхности ТРГ фольги при помощи лазера

3.1.4 Эмиссионные характеристики автокатодов из ТРГ фольги до

3.2. Снижение работы выхода электронов материала автокатода д4 3.2.1. Легирование катодов из ТРГ солью ВаВг2 д

3.2.2. Сравнение эмиссионных свойств легированных и нелегированных катодов

3.3. Ионное травление автокатодов из терморасширенного графита зд

3.3.1. Ионная бомбардировка как основной механизм деградации углеродных автокатодов

3.3.2. Метод экспресс-испытаний и экспресс-тренировки автокатодов gi

3.3.3. Установка ионного травления д

3.3.4. Апробация метода экспресс-испытаний для ТРГ-катодов дз

3.3.5. Апробация метода экспресс-тренировки для ТРГ-катодов gg

3.4. Практическое использование АЭК на основе ТРГ д

3.4.1. Автокатод для эффективных электронных пушек д

3.4.2. Цветовая ячейка для больших информационных табло д

3.4.3. Плоские источники света и статические информационные дисплеи gg

3.4.4. Матричный автокатод для плоских дисплейных экранов i Q

Глава 4. Исследование физико-химических свойств поверхности АЭК методами АСМ, РЭМ и рентгеновской микроскопии

4.1. Обзор основных методов АСМ, применяемых для исследования физико-химических свойств поверхности автокатодов

4.1.1. Исследование топографии поверхности автокатода 1 об

4.1.2. Исследование распределения работы выхода электрона по поверхности автокатода в Кельвин моде и в классическом методе Кельвина

4.2. Комплексная методика исследования поверхности автокатода методами АСМ, РЭМ и рентгеновской микроскопии

4.2.1. Описание и цель методики

4.2.2. Результаты исследования поверхности ТРГ-катода

4.2.3. Эмиссионные характеристики легированного и не легированного автокатода

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоэмиссионные свойства ориентированных углеродных структур»

Актуальность темы. Первые исследования возможности использования углеродных материалов в качестве автокатодов были проведены около 35 лет назад [1]. Они состояли в изучении автоэмиссионных свойств углеродных волокон. Последующие исследования показали перспективность автоэлектронных катодов (АЭК) из углеродных материалов для работы в условиях высокого технического вакуума (Ю^-Ю^Торр). В последующие два десятилетия углеродные материалы начали широко использоваться для разработки автоэмиссионных катодов [2-5].

Одна из современных задач вакуумной промышленности заключается в разработке технологии производства плоских катодолюминесцентных ламп и плоских дисплеев. С развитием электровакуумных технологий, а именно направления автоэмиссионных технологий, открываются новые области применения, где катодолюминесцентные источники света и другие приборы на основе АЭК могут реализовать свои преимущества. Автокатоды для таких приборов должны обладать рядом специфических свойств: оптимальная структура поверхности, которая обеспечивает значительное усиление электрического поля; низкая работа выходов электронов; совместимость с технологией производства вакуумных приборов и, особенно важно, статистически равномерное распределение идентичных эмиссионных центров на поверхности автокатодов [6]. Более того, необходимы дешевые промышленные технологии для массового производства автокатодов площадью от нескольких квадратных миллиметров до десятков или даже сотен квадратных сантиметров. На сегодняшний день разработаны промышленные технологии изготовления плоских дисплеев на матрицах "спиндтовских" автокатодов [7]. Однако основными недостатками производства таких приборов являются технологические сложности, связанные с увеличением площади автокатода и высокая конечная себестоимость.

Несмотря на большое количество экспериментальных работ [8], в которых исследовались перспективы использования различных углеродных материалов и методик изготовления АЭК, выше описанная задача не решена. Основная проблема заключается в создании стабильно работающих эмиссионных центров, обладающих одинаковой геометрией, равномерно расположенных по всей поверхности катода и ориентированных в одном направлении. Поэтому существует необходимость в разработке новых методик производства автокатодов из углеродных материалов и приборов на их основе.

Цель работы: экспериментальная разработка и теоретическое обоснование методик производства автокатодов из углеродных материалов с низким рабочим напряжением и равномерной эмиссией с поверхности катода. Разработка прототипов планарных катодов на основе предлагаемых методик изготовления.

Перед работой были поставлены следующие задачи:

1. Обзор литературных данных по углеродным материалам, используемым в автоэлектронной эмиссии, и сравнительный анализ эмиссионных характеристик автокатодов изготовленных различными способами.

2. Разработка методик нанесения однородного слоя углеродного порошка методами трафаретной печати и электрофореза.

3. Разработка методики ориентирования углеродного порошка в процессе электрофоретического осаждения на подложку катода с целью увеличения количества эмитирующих частиц.

4. Изучение эмиссионных свойств катодов, изготовленных из терморасширенного графита (ТРГ).

5. Изучение влияния легирования на эмиссионные характеристики автокатодов, изготовленных из терморасширенного графита.

6. Разработка прототипов автоэмиссионных приборов.

Научная новизна: В работе впервые предложен и апробирован метод ориентирования углеродных частиц под действием постоянного магнитного поля в процессе электрофоретического осаждения с целью увеличения количества эмитирующих частиц. Предложена новая методика комплексного исследования физических свойств поверхности автокатодов из углеродных материалов методами атомно-силовой, растровой электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа. Разработана новая методика легирования графитовой фольги барием с целью снижения работы выхода электрона. Предложен и апробирован новый метод экспресс-испытаний и экспресс-тренировки катодов, изготовленных из ТРГ, на основе интенсивной ионной обработки поверхности катода. Данные методы позволяют имитировать изменение рабочей поверхности катода и выполнить процесс формовки катода за короткий промежуток времени. Предложены конструктивные схемы и разработаны прототипы индикаторов на основе автокатодов из рассматриваемых углеродных материалов.

Научные результаты, выносимые на защиту:

1. Экспериментально и теоретически установлено, что ток катодов, изготовленных из углеродного порошка методом электрофореза в магнитном поле, направленном вдоль вектора напряжённости электрического поля электрофореза, больше по сравнению с током катодов, изготовленных в отсутствие магнитного поля, при одинаковых рабочих напряжениях катодов. В частности, при напряжённости магнитного поля в 210 Э, ток катода увеличивается в 5 раз.

2. Комплексное исследование поверхности катода методами атомно-силовой, растровой электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа позволяет получить карту распределения эмиссионных центров по поверхности катодов и вычислить значение работы выхода электронов для материалов катодов. Данная методика позволяет оценить эффективность легирования катодов путём измерения работы выхода электронов до и после обработки.

3. Предложенный способ легирования терморасширенного графита барием снижает работу выхода электронов на 1 эВ, уменьшает рабочее напряжение катода в два раза и увеличивает характерное время жизни катода более чем в два раза по сравнению с нелегированным катодом при одном и том же начальном уровне тока.

4. Экспериментально установлено, что рабочая поверхность катода из терморасширенного графита одинаково изменяется как при интенсивной обработке ионами инертных газов, так и при работе катода в условиях технического вакуума 10"6 Торр. На основе этого факта, предложен метод экспресс-тренировки и экспресс-испытаний свойств долговременной стабильности ТРГ-катода.

Практическая значимость работы заключается в возможности использования полученных результатов при разработке приборов эмиссионной электроники. Представляется возможным изготовление различных устройств, использующих в качестве источника электронов автокатоды из углеродных волокон и терморасширенного графита таких, как плоские источники света, матричные дисплейные экраны, а также возможно создание электронных пушек для различных приборов, в частности для рентгеновских трубок. Предложенный и апробированный метод ориентирования углеродных частиц в постоянном магнитном поле в процессе электрофоретического осаждения позволяет в несколько раз увеличить эмитирующую площадь катода. Получена теоретическая зависимость времени ориентирования частиц от величины напряжённости магнитного поля, вязкости среды, тензора магнитной проницаемости и геометрических размеров волокон. Данное время необходимо знать для оптимизации процесса электрофоретического осаждения при изготовлении катодов. Экспериментальные исследования эмиссионных характеристик

ТРГ-катодов, легированных барием, показали, что рабочее напряжение уменьшается в два раза, и, соответственно, увеличивается срок службы катодов. Комплексный метод исследования поверхности катода позволяет адекватно оценить эффективность процедуры легирования катода. Метод экспресс-тренировки позволяет существенно понизить длительность и себестоимость процесса тренировки катода. Метод экспресс-испытаний позволяет установить срок службы рабочей поверхности катода за короткий промежуток времени. Проведенные исследования показали перспективность использования предложенных методов изготовления катодов, что позволяет упростить и удешевить технологию производства функциональных устройств на основе автокатодов.

Внедрение результатов работы: Научные подходы и научные результаты диссертации могут быть использованы в ведущих российских научных организациях, занимающихся теоретическими и экспериментальными работами в области вакуумной и автоэмиссионной электроники ИРЭ РАН, ФГУП НИИ «Платан», ФГУП НИИ Физических Проблем им. Ф.В. Лукина, ИОФАН, ФГУП НИИ «Волга», ФГУП НПП «Исток».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались:

• 47th International Field Emission Symposium (47-й Международный симпозиум по автоэмиссии), Берлин, Германия, 29 Июля-3 Августа, 2001 г.

• The International Topical Meeting on Field Electron Emission from Carbon Materials

Международное совещание по теме автоэмиссии электронов из углеродных материалов), Москва, Россия, 2001 г.

• 15th International Vacuum Microelectronics Conference & International Field Emission

Symposium (Международная Конференция по Вакуумной Микроэлектронике, совмещённая с Международным симпозиумом по автоэмиссии), Лион, Франция, 7-11 июля 2002 г.

• 4th International Vacuum Electron Sources Conference (Международная конференция по вакуумным источникам электронов), Саратов, Россия, 15-19 июля 2002 г.

• Тезисы научно-технической конференции "Вакуум", Гурзуф, 2002 г.

• Международная конференция «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология», Москва, 17-19 октября 2002 г.

• 12th International Symposium on Intercalation Compounds (Международный симпозиум по интеркалированным компаундам), Познань, Польша, 1-5 июня 2003 г.

• XLIII—XLVII Научная конференция МФТИ «Современные проблемы фундаментальной и прикладной физики и математики», Москва-Долгопрудный:

МФТИ, 2000-2004 гг.

• Микросистемная техника МСТ-2004. Материалы научной молодёжной школы,

Крым, 2004 г.

Публикации. Основные результаты исследований, проведенных соискателем и представленных в диссертации, изложены в 5-и печатных источниках, опубликованных в отечественной и зарубежной литературе.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы (из 145 наименований). Диссертация изложена на 134 листах машинописного текста, из которых 109 составляет основной текст работы, включает 83 рисунков и 7 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Физическая электроника», Шерстнёв, Павел Владимирович

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Экспериментально отработаны методики нанесения углеродного порошка методами трафаретной печати и электрофореза. Определены оптимальные технологические параметры для создания эффективных АЭК из углеродного порошка с помощью данных методик.

2. Теоретически и экспериментально исследован процесс ориентации углеродных волокон, находящихся в жидкой изотропной среде в присутствии постоянного магнитного поля. Получена теоретическая зависимость времени ориентирования в зависимости от величины напряжённости магнитного поля, вязкости среды, тензора магнитной проницаемости и геометрических размеров волокон. Теоретические расчёты совпали с экспериментальным временем установления равновесия.

3. Методом электрофоретического осаждения созданы катоды из углеродных частиц в присутствии и в отсутствие постоянного магнитного поля. Экспериментально показано, что благодаря присутствию магнитного поля, ток катода увеличился в 5 раз по сравнению с катодом, приготовленным в отсутствие магнитного поля при одинаковых рабочих напряжениях. Увеличение тока связано с увеличением эмитирующей площади поверхности катода и обусловлено ориентацией частиц под действием магнитного поля.

4. Предложен способ формирования эмиссионных центров на поверхности фольги ТРГ с помощью импульсного лазерного изучения. Технология получения эмиссионных центров на поверхности фольги ТРГ позволяет создавать плоские автокатоды различной площади от нескольких квадратных сантиметров до сотен квадратных сантиметров. Также возможно создавать автокатоды с различным рисунком эмитирующей поверхности. Осуществлён подбор оптимальных параметров фольги ТРГ. В результате наиболее подходящей была признана фольга с плотностью 1.7г/смЗ толщиной 0.2 мм. Проведены исследования эмиссионных свойств изготовленных катодов.

5. Опробован способ снижения работы выхода электронов автокатода из ТРГ посредством легирования барием. В результате достигнуто снижение рабочего напряжения катода в два раза. Предложенная методика контроля результатов легирования с помощью АСМ, РЭМ и рентгеновского микроанализа позволяет оценить изменение работы выхода электрона катода. Результаты данной методики находятся в хорошем согласии сданными, полученными в ходе эмиссионных испытаний.

6. Исследовано влияние ионной бомбардировки на эмиссионные свойства катода, приготовленного из ТРГ. Теоретически обосновано соответствие между влиянием бомбардировки ионами остаточных газов в рабочем автоэмиссионном приборе и внешней ионной обработкой поверхности катода. Предложена модель, описывающая зависимость времени ионного травления при заданном токе от времени работы катода в условиях технического вакуума.

7. Экспериментально апробирован метод экспресс-испытаний ТРГ-катодов. Показано, что, подвергая катод интенсивной ионной бомбардировке, за короткий промежуток времени имитируется изменение рабочей поверхности катода, работающего длительный период. Данный факт позволяет оценить срок службы катода.

8. Экспериментально апробирован метод-экспресс тренировки ТРГ-катодов. Показано, что, подвергая катод интенсивной внешней ионной бомбардировке, в течение 30 секунд, отрабатывается режим токовой тренировки катода, что проводит к увеличению распределения эмиссионных центров примерно в 3 раза при первом включении катода.

9. Приведены схемы прототипов автоэмиссионных приборов на основе ТРГ. Отмечены пути их усовершенствования. Была продемонстрирована возможность создания экранных модулей различных типов на основе ТРГ-катодов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Шерстнёв, Павел Владимирович, 2007 год

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

2. Baker F.S., Osborn A.R., Williams J. // The carbon-fiber field emitter, J. Phys. D7(1974), p. 2105.

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

4. Hosoki S., Okano Н., // Field emission cathode of glassy carbon and method preparation, Патент 4143292 США, 313-3366 25.06.76.

5. Y. Saito, K. Hata, A. Takakura, J. Yotani, S. Uemura // Field emission of carbon nanotubes and its application as electron sources of ultra-high luminance light source devices, Physica В 323 (2002), p. 30-37.

6. Шешин Е.П. Структура поверхности и автоэмиссионные свойства углеродных материалов — М.: МФТИ, 2001. С. 287.

7. Spindt С.А., Brodie I., Humphrey L., Westberg E.R. // Physical properties of thin-film field emission cathodes with molybdenum cones, J. Appl. Physics, 1976, 47, 5248.

8. Itoh S., Tanaka M. Current status of field emission display //Proc. Of IEEE. April 2002. V. 90 №4. P. 514.

9. Бондаренко Б.В., Шешин Е.П., ЩукаА.А., Приборы и устройства электронной техники на основе автокатодов. — В кн.: Зарубежная электронная техника. — М.: ЦНИИ «Электроника», 1979, № 2, с. 3 -47

10. Бондаренко Б.В., Рыбаков Ю.Л., Шешин Е.П., Щука А.А., Автоэлектронные катоды и приборы на их основе. — Обзоры по электронной технике, сер. 4, «Электронные и газоразрядные приборы». — М.: ЦНИИ «Электроника», 1981, вып. 4, 58 с.

11. Spencer P.L., Electron device with a sharp edged cathode // Pat. 3109123 (USA), 29.10.63

12. Crandall W.E., Traveling wave tube amplifier employing field emission cathodes // Pat. 4091332 (USA), 23.05.78

13. Improvements in field emission guns // Pat. 1426509 (England), 3.03.78

14. Electron-beam microanalyses apparatus // Pat. 1389119 (England), 03.04.75

15. Christov A., Comparison of electron sources high-resolution Auger spectroscopy in an SEM //J.Appl.Phys., 1979, vol. 47, № 12, p. 5464 5466

16. Crewe A.V., Scanning electron microscope // Pat. 3191028 (USA), 22.06.65

17. Crewe A.V., Electron microscope using field emission source // Surf.Sci., 1975, vol. 48, № 1, p. 152-160

18. C.A. Spindt, I. Brodie, L.Humphrey, E.R. Westerberg, Physical properties of thin-film field emission cathodes with molybdenum cones // J. Appl. Phys., vol. 47, No. 12, 52485263, 1976

19. M. Tanaka.Y. Nohara, K. Tamaura et.al. //Tech. Digest of Society for Information Display (SID)'99, 818-821, 1999

20. S. Itoh, // IEICE Techical Report EID99, p 43-48,1999

21. J.M. Kim, Y.W. Jin II Proc. Of Int. Displays Workshop (IDW) 99, p 793 796,1999

22. Суворов А.Л., Шешин Е.П., Протасенко B.B. и др. //Микрошероховатые плоские автоэмиссионные катоды из графита, полученные радиационным способом, ЖТФ, 1996, Т66, №7, с. 156-160.

23. Бондаренко Б.В., Баканова Е.С., Черепанов А.Ю., Шешин Е.П.//Влияние формовки на структуру углеродных автокатодов, Радиотехника и электроника, 1985, XXX, N11, с. 2234-2238.

24. Dean К A., Talin A. A., Jaskie J. E.//Field emission displays: a critical review, Sol-Stat. El., 2001,45, 1 963-977

25. Silva S. R. P., Forrest R. D., Khan R. U. // Tailiring of the field emission properties of hydrogenated amorphous carbon thin films by nitrogen incorporation and thermal annealing, Diamond and Related Materials, 2000, 9,1 p. 1205-1209

26. Kroto H.W., Heath J.R., O'Brien S.C., Curl R.F., Smaley. R.E.//C60: Buckminsterfullerene, Nature, 1985,318,162.27. lijima S. //Herical microtubules of graphitic carbon, Nature, 1991, 354, 56.

27. Donnet I.B. Bansal R.C. // Carbon fibers, Marcel Dekker Inc. New-York. 1990.

28. Углеродные волокна и композиты //Под ред. Э. Фитцера, М. Мир, 1988.

29. Baker R.T., Gadsby G.R., Thomas, R.B. //The production and properties of filamentous carbon//Carbon, 1975, V.13, N3, p. 211-214.

30. Sheshin E.P., //Field emission of carbon fiber, Ultramicroscopy, 1999, V. 79, p. 101-108.

31. Шешин Е.П. //Эмиссионные характеристики углеродных волокон, Физические процессы в приборах электронной и лазерной техники, М. МФТИ, 1980, с. 6-10.

32. Бондаренко Б.В., Шаховской А.Г., Шешин Е.П. //Стабилизация автоэмиссионных характеристик автокатода из углеродных волокон при длительной работе, Физические процессы в приборах электронной и лазерной техники, М. МФТИ, 1985, с. 4-11.

33. Van Oostrom F.G.I //Validity of the Fowler-Nordheim model for field electron emission, Philips Res. Rept., 1966, V12, Suppl. 1, p. 1-102.

34. Бондаренко Б.В., Рыбаков Ю.Л., Шешин Е.П. //Автоэлектронная эмиссия углеродного волокна, Радиотехника и электроника, 1982, Т.27, N8, с. 1593-1597.

35. Фиалков А.С., Осипов Н.И., Анаскин И.Ф., Куприкова Н.Д. //Автоэмиссионный источник электронов из углеродного волокна, ПТЭ, 1980, N3, с. 238-239.123

36. Фиалков А.С., Бавер А.И., Сидоров Н.М., //Пирографит. Получение, структура, свойства, Успехи Химии, 1965, Т.34, N1, с. 132-153.

37. Фиалков А.С. //Формирование структуры и свойств углеграфитовых материалов, М. Металлургия, 1965.

38. Мадорский С. //Термическое разложение органических полимеров, М. Мир, 1967.

39. Бондаренко Б.В., Макуха В.И., Рыбаков Ю.Л., Шаров В.Б., Шешин Е.П. //Влияние шероховатости поверхности автокатодов на их эмиссионные характеристики, Радиотехника и Электроника. 1987, Т. 32, N12, с. 2606-2610.

40. Бондаренко Б.В., Макуха В.И., Шешин Е.П. //Модель микрорельефа автокатода с развитой рабочей поверхностью, Физ. яв. в эл. прибор. М: МФТИ, 1986, с.18-21

41. Бондаренко Б.В., Шешин Е.П. и др. //Исследование эрозии углеродных автокатодов в камере РЭМ, Электронная техника, 4, ЭРГП, 1986, 3, с. 8-12.

42. Бондаренко Б.В., Макуха В.И., Рыбаков Ю.А., Шешин Е.П. //Автоэлектронная эмиссия стержневых графитовых катодов, Физические явления в приборах электронной и лазерной техники, М. МФТИ, 1981, с. 11-15.

43. Бондаренко Б.В., Ильин В.Н., Шешин Е.П. и др.// Эмиссионные характеристики автокатодов из пластин пирографита, Электронная техника, Сер. 1, Электроника СВЧ, 1988, N1, с. 34-38.

44. Ильин В.Н., Шомин Д.А., Погорелова В.И. //Автоэлектронная эмиссия пирографита, Тезисы докладов XX Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике, Киев, 1987, Т1, с.235.

45. Пат. 4143292 США, 313-336, 25.06.76. Field emission cathode of glassy carbon and method of preparation, S. Hosoki, H. Okano.

46. Бондаренко Б.В., Макуха В.И., Шешин Е.П. //Автоэлектронные эмиттеры с развитой рабочей поверхностью, Электронная техника, сер. 1, Электроника СВЧ, 1984, N10, с. 44-47.

47. Kroto H.W., Heath J.R., O'Brien S.C., Curl R.F., Smaley. R.E. //C60: Buckminsterfullerene, Nature, 1985, 318,162.

48. Ebbesen T.W. and Ajayan P.M.//Large-scale synthesis of carbon nanotubes. Nature, 1992, 358, 220.

49. Ebbessen T.W., Hiura H., Fujita J., Ochiai Y., Matsui S., Tanigaki K. //Patterns in the bulk growth of carbon nanotubes, Chem. Phys. Lett, 1993, 209, 83.

50. Taylor G.H., Fitzgerald J.D., Pang L., Wilson M.A. //Cathode deposits in fullerene formation microstructural evidence for independent pathways of pyrolytic carbon and nanobody formation, J. Cryst. Growth, 1994,135,157.

51. Chernozatonskii L.A., Kosakovskaja Z.Ja., Kiselev A.N., Kiselev N.A. // Chem. Phys. Lett., 1994-V. 228-P. 94.

52. De Heer W.A., Chatelain A., Ugarte D. // Science, 1995-V. 270 P. 1179.

53. Bonard J.-M., Salvetat J.-P., Stockli Т., De Heer W.A., Forro L., Chatelain A. // Appl. Phys. Lett., 1998-V. 73-P. 918-920.

54. Gulyaev Yu.V., Chernozatonskii L.A., Kosakovskaya Z.Ja., Sinitsyn N.I., Torgashov G.V., Zakharchenko Yu.F. // J. Vac. Sci. Technol. B, 1995 V. 13 - P. 435-436.

55. Косаковская З.Я., Чернозатонский Л.А., Федоров Е.А. . Письма в ЖЭТФ, 1992 Т. 56 - В.1, С. 26-30.

56. De Heer W.A., Chatelain A., Ugarte D. // Science, 1995-V. 270-№ 5239, P. 1179.

57. Елецкий A.B. // Успехи физических наук, 1997 Т. 167 - №9, С. 945-972.

58. Wang Q.H., Corrigan T.D., Dai J.Y., Chang R.P.H., Krauss A.R. //Appl. Phys. Lett., 1997 -V. 70-P. 3308-3310.

59. Maiti A., Brabec C.J., Roland C., Bernholc J. // Phys. Rev. Lett., 1994 V. 73 - P. 468.

60. Dean K.A., ChalamalaB.R. //J. Appl. Phys., 1999-V. 85-P. 3832.

61. Tsang S.C., Harris P.J.F., Green M.L.H. // Nature, 1993 -V. 362 P. 520.

62. Fan S., Chapline M.G., Franklin N.R., Tombler T.W., Cassell A.M., Dai H. // Science, 1999-V. 283-P. 512-514.

63. Rinzler A.G., Hafner J.H., Nikolaev P. Lou L., Kim S.G., Tomanek D., Nordlander P., Colbert D.T., Smalley R.E.//Science, 1995-V. 269-P. 1550-1553.

64. Schmid H., Fink H.-W. // Appl. Phys. Lett., 1997 V. 70 - P. 2679-2680.

65. Chen Y„ Patel S., Ye Y„ Shaw D., Guo L. // Appl. Phys. Lett., 1998 V. 73 - P. 21192121.

66. Гуляев Ю.В., Синицын Н.И., Торгашов Г.В., Чернозатонский Л.А., Косаковская З.Я., Захарченко Ю.Ф. // Микроэлектроника, 1997 Т. 26 - В. 2, С. 84-88.

67. Filip V., Nicolaescu D., Tanemura M., Okuyama F. // J. Vac. Sci. Technol. B, 2003 V. 21 - P. 382-390.

68. Choy T.C., Harker A.H., Stoneham A.M. // J. Phys. Condes. Matter., 2004 V. 16 - P. 861-880.

69. Choy T.C., Stoneham A.M., Harker A.H. // J. Phys. Condens. Matter., 2005 V.17 - P. 1505-1528.

70. Obraztsov A.N., Pavlovsky I.Yu., Volkov A.P. //J. Vac. Sci. Technol. B, 1999 -V. 17 P. 674-678.

71. Образцов A.H., Волков А.П., Павловский И.Ю., Чувилин А.Л., Рудина НА, Кузнецов В.Л. // Письма в ЖЭТФ, 1999 Т. 69 - В. 5, С. 381-386.

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

73. Hiura Н., Ebbesen T.W., Fujita J., Tanigaki К., Takada Т. // Nature, 1994 V. 367 - P. 148-151.

74. Salver-Disma F., Tarascon J.-M., Clinard C., Rouzaund J.-N. // Carbon, 1999 V. 37 -P. 1941-1959.

75. Huang J.Y., Yasuda H., Mori H. // Chem. Phys. Lett., 1999 -V. 303 p. 130-134.

76. Moriguchi K., Munetoh S., Abe M., Yonemura M., Kamei K., Shintani A., Maehara Y., Omaru A., Nagamine M. // J. Appl. Phys., 2000 V. 88 - P. 6389-6377.

77. Robinson K.E., Edie D.D. //Carbon, 1996-V. 34- P. 13-36.

78. Hong S.-H., Korai Y„ Mochida I. // Carbon, 2000 V. 38 - P. 805-815.

79. Hiura H., Ebbesen T.W., Fujita J., Tanigaki K., Takada T. // Nature, 1994 V. 367 - P. 148-151.

80. Елинсон М.И. // Ненакаливаемые катоды M.: Советское радио, 1971.

81. Binh V.T., Adessi Ch. // Phys. Rev. Lett., 2000 V. 85 - P. 864-867.

82. Лобанов B.M. // ЖТФ, 2005 T. 75 - B. 11, C. 92-96.

83. Frolov V.D., Karabutov A.V., Pimenov S.M., Konov V.I., Ageev V.P. // Diam. Rel. Mater., 2001 -V. 10-P. 1719-1726.

84. Фиалков А. С., МалейЛ. С.// Некоторые аспекты технологии изготовления расширенного графита. Сб. Электроугольные и металлокерамические изделия для электротехники, М., Энергоатомиздат, 1985, с. 65—72 (Научные труды ВНИИЭИ).

85. Chung D.D.L., // J. Mater. Sci., 1987 (89), vol. 22, p. 4190 4198.

86. Mathuz R. S., Bahl D. P., Nagpal K. S., // in 4th Baden-Baden Carbon Conferens, Ext. Abstr. Program, 1986, p. 499 501.

87. Kang F., Leng Y., Zhang T.-Y., // Carbon, 1997, vol. 3, p. 1089.

88. Berger D., Maire J., // J.Mater.Sci., Eng., 1997, vol. 31, p. 335.

89. Tanaike 0., Hoshino Y„ Inagaki M„ // Synth.Met., 1999, vol. 99, p. 100 -110.

90. Anderson S. H., Chung D. D. L., // Carbon, 1984, vol. 22, 253—263

91. Тителыиан Г. И., Бочкис Д. М., Горажанкин Э. В., Печкин С. В., Орешкина Е. А., Попова Е. П., Зайцева Н. П., Квачева Л. Д., Исаев Ю. В., Новиков Ю. Н., Вольпин М. Е., Авт. свид. СССР 1657473, 1991.

92. Lee C.J., Park J., Han S., Ihm J. // Chem. Phys. Lett., 2001 V. 337 - P. 398-402.

93. Kim J.M., Choi W.B., Lee N.S., Jung J.E // Diam. Rel. Mater., 2000 V. 9 - P. 1184.

94. Chen K.-H., Wu J.-J., Chen L.C., Wen C.Y., Kichambare P.D., Tarntair F.G., Kuo P.F., Chang S.W., Chen Y.F.//Diam. Rel. Mater., 2000-V. 9-P. 1249-1256.

95. Shim J.Y., Baik H.K. //Diam. Rel. Mater., 2001 -V. 10 P. 847-851.

96. Chung S.J., Urn S.H., Jang J. // Thin Solid Films, 2001 V. 383 - P. 73-77.

97. Mao D.-S., Li W„ Wang Xi, Liu X., Li Q„ Xu J. // Diam. Rel. Mater., 2000 V. 9 -P. 1876-1880.

98. Chen C.-L., Chen C.-S., Lue J.-T. // Solid-State Electr., 2000 V. 44 - P. 1733.

99. Bonard J.-M., Salvetat J.-P., Stockli Т., Forro L., Chatelain A. // Appl. Phys. A, 1999 V. 69 - P. 245-254.

100. Shih C.-F., Liu K.-S., Lin l.-N. // Diam. Rel. Mater., 2000 -V. 9 P. 1591-1599.

101. Lee C.J., Park J., Kang S.-Y., Lee J.H. //Chem. Phys. Lett., 2000-V. 326- P. 175.

102. Mao D.-S., Zhao J., Li W„ Chen Z.Y., Wang Xi, Liu X., Li Q., Xu J., Zhu Y.K., Fan Z., Zhou J.Y. // Mater. Lett., 1999 -V. 41 P. 117-121.

103. Alexandrou I., Baxendale M., Rupesinghe N.L., Amaratunga G.A. J., Kiely C.J. //J. Vac. Sci. Technol. B, 2000 V. 18 - P. 2698-2703.

104. Cho Y.-R., Lee J.H., Jung M.-Y., Song Y.-H., Kang S.-Y., ChoK., Hwang C.-S. // J. Vac.Sci. Technol. B, 2001 -V. 19-P. 1012-1015.

105. Milne W.I., llie A., Cui J.В., Ferrari A., Robertson J. // Diam. Rel. Mater., 2001 V. 10 -P. 260-264.

106. Yeskin I.N., Baturin A.S., Sheshin E.P., Tchesov R.G. et. al. //Application of glass-carbon composition for field emission display, 4th IVESC, 2000, Saratov, Russia, p. 245.

107. Батурин A.C., Князев А.И., Чесов Р.Г., Шешин Е.П. и др. //Методы изготовления автоэмиссионных катодов для использования в системах управления устройствами МСТ, Микросистемная техника, 2003, №12, с. 21—23.

108. Kurnosov D.A., Baturin A.S., Bugaev A.S., Nikolski K.N., Tchesov R.G., Sheshin E.P //Influence of the interelectrode distance in electrophoretic cold cathode fabrication on the emission uniformity, Applied Surface Science, 2003, V. 215, pp. 232—236.

109. Батурин A.C., Курносов Д.А., Никольский K.H., Шешин Е.П., Чесов Р.Г. //Способ изготовления автоэмиссионного катода, RU 2225052 С1 7Н01J1/14, 2004.

110. С. Глесстон «Введение в электрохимию», М: Ин. Лит-ра, 1951.

111. Zhirnov V.V., Choi W.B., Cuomo J.J., Hren J.J. //Diamond coated Si and Mo field emitters: diamond thickness effect, Appl. Surf. Scien., 1996, 94/95,123-128.

112. Wang Weibiao, Zhao Haifeng, Zhang Chuanping, et. al. //The field emission properties of epitaxial diamond film, IVMC 2001 University of California, Davis, California, USA, August 12-16, 2001.

113. Jung Jae Eun, You J. H., Choi Won Bong et. al. //Electrophoretic deposition of carbon nanotubes for field emission displays, IVMC 2000 Guangzhou, China, August 14-17, 2000.

114. C.C. Духин, Б.В. Дерягин // «Электрофорез», Наука, 1976.

115. L.W. Nordheim, Proc. Roy. Soc. V. A121 (1928) 626

116. R.H. Fowler, L.W. Nordheim, Proc. Roy. Soc. V. A119 (1928) 173.

117. Murphy E.L., Good R.H., Jr. //Phys. Rev., 1950, V. 80, p. 887.

118. Forbes R.G. //Field emission: New theory for the derivation of emission area from a Fowler-Nordheim plot, J. V. Sci. Technol., 1999 Mar/Apr, В 17(2), p. 526-533.

119. Forbes R.G. //Use of a spreadsheet for Fowler-Nordheim equation calculations 1999 Mar/Apr, В 17(2), p. 534-541.

120. Forbes R.G., Jensen K.L. //New results in the theory of Fowler-Nordheim plots and the modeling of the hemi-ellipsoidal emitters, ultramicroscopy, 2001, 89, p. 17-22.

121. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. // Электродинамика сплошных сред, М.: Наука, 1982. 621 с.

122. Губанов Оптические явления связанные с ориентацией продолговатых частиц в потоке жидкости // Успехи физических наук, 1939, т. XXII, вып. I.

123. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Механика // М.: Наука, 1988. 215 с.

124. Nakayama Y., Akita S. Field-Emission with Carbon Nanotubes for a Flat Panel Display // Synthetic Metals 2001. v. 117. 207-2310.

125. Haifeng Zhao, Hang Song, Zhiming Li, Guang Yuan, Yixin Jin Patterned deposition and field emission properties of carbon nanotubes by electrophoresis // Elsevier applied surface science 251, 2005, p. 242-244.

126. Батурин A.C., Курносое ДА, Никольский К.Н., Шешин Е.П., Чесов Р.Г. Способ изготовления автоэмиссионного катода // Патент RU 2225052 С1 7Н01J1/14, 2004

127. Бабичев А. П., Бабушкина Н. А., Братковский А. М. и др. Физические величины, // М.: Энергоатомиздат, 1991.1232 с.

128. С. Makovicka, G. Gartner, A. Hardt, W. Hermann, D.U. Wiechert, Impregnated cathode surface investigations by SFM/STM and SEM/EDX // Appl. Surf. Science 111 (1997) 70-75

129. A.S. Baturin, K.N. Nikolski, E.P. Sheshin, et.all, Alkali and rare earth metal doping of carbon materials to improve their field emission properties // Technical digest, IVESC 2000, P-52.

130. Б.М. Смирнов, Атомные столкновения и элементарные процессы в плазме // М.: Атомиздат, 1968, 363 с

131. Ратникова Е.К., Шешин Е.П. Шерстнёв П.В. // Магнетронная распылительная установка лабораторного типа // Тезисы научно-технической конференции "Вакуум", 2002, Крым, Гурзуф.

132. M.Yu. Leshukov, A.S. Baturin, N.N. Chadaev, E.P. Sheshin, Characterizations of light sources with carbon fiber cathodes //Appl. Surf. Science 215 (2003) 260-264

133. Бондаренко Б.В., Макуха В.И., Рыбаков Ю.Л., Шаров В.Б., Шешин Е.П. // Физические явления в электронных приборах-М.: МФТИ, 1986 С.18-21.

134. Кузнецов В.А. //Труды МФТИ: Сер. «Радиотехника и электроника» -1970 С. 136142.

135. Захидов А.А. // Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук, 2006.

136. Bhushan В. // Handbook of Micro/Nano Tribology. Second edition CRC Press, ISBN 0849384028 - P. 880.

137. Frolov V.D., Karabutov A.V., Pimenov S.M., Konov V.I. // Diam. Rel. Matt., 2000 V. 9 -P. 1196-1200.

138. Царев Б. M. // Контактная разность потенциалов и ее влияние на работу электровакуумных приборов, 2 изд., М., 1955.

139. Nonnenmacher М., O'Boyle М.Р., Wickramasinghe Н.К. Appl. Phys. Lett. 1991. v. 58, 2921.

140. Шерстнёв П.В, Шешин Е.П., Батурин А.С. // Атомно-силовой микроскоп. Лабораторная работа по курсу Вакуумная электроника. М. МФТИ. 2003. -41.с.

141. Grutter P., Mamin H.J., Rugar D. // In Scanning Tunneling Microscopy II, edited by R. Wiesendanger and H.-J. Guntherodt, Springer, Berlin, 1992.

142. Бухараев A.A, Овчинников Д.В., Бухараева A.A. // Заводская лаборатория. 1997. N5.

143. Фурсей Г.Н. //ЖТФ, 1964-Т. 34-В. 7-№ 9, С. 1310-1315.

144. Список основных публикаций по результатам, представленным в настоящей работе:

145. Sherstnev P.V., Baturin A.S., Tchesov R.G., Kurnosov D.A., Nikolski K.N., Sheshin E.P. Orientation of Carbon Nanoparticles in Electrophoresis // Abst: of Fourth IEEE Inter. Vacuum Electron Sources Conf. (IVESC). 2002, Saratov, Russia, P. 18.

146. Sherstnev P.V., Baturin A.S., Trufanov A.I., Nikolski K.N., Sheshin E.P. Stability of Carbon Cathode against Ion Bombardment // Abst: of Fourth IEEE Inter. Vacuum Electron Sources Conf. (IVESC). 2002, Saratov, Russia, P. 19.

147. Шерстнёв П.В., Юшманов Б.А., Чёсов Р.Г. Исследование автоэмиссионного катода из терморасширенного графита // Тезисы докладов XLIV научной конференции МФТИ, 2001, часть V, стр. 6

148. Шерстнёв П.В., Шешин Е.П., Чуприк А.А. Исследование работы выхода кантилевера по результатам атомно-силовой микроскопии бинарной композиции Cu-Cr // Нано- и микросистемная техника. 2007, № 5. - с. 24-26.

149. Шерстнёв П.В., Шешин Е.П., Батурин А.С., Князев И.А. Магнитное ориентирование углеродных порошков как метод повышения эффективности автоэмиссионного катода // Нано- и микросистемная техника. 2007, № 6. - с. 29-32.